Что такое калькулятор мощности в велоспорте?
Этот калькулятор оценивает механическую мощность в ваттах, которую велосипедист должен развивать, чтобы ехать с выбранной скоростью. В основе модели — три силы, которые приходится преодолевать гонщику: сопротивление качению между шинами и дорогой, аэродинамическое сопротивление воздуха и сила тяжести при подъёме в гору. Коэффициент потерь в трансмиссии пересчитывает мощность на колесе в ту, более высокую мощность, которую вам нужно выдавать на педалях. Это универсальная физическая модель, которая работает в любой точке мира.
Как пользоваться калькулятором
Введите общую массу (велосипедист плюс велосипед и снаряжение), целевую скорость в км/ч и уклон дороги в процентах (0 — для ровной дороги, отрицательное значение — для спуска). Значения по умолчанию для сопротивления качению (Crr ≈ 0,005 для шоссейных шин), аэродинамической площади (CdA ≈ 0,3 м² для посадки на верхнем хвате руля), плотности воздуха (\(\rho = 1{,}225\ \text{кг/м}^3\) на уровне моря) и потерь в трансмиссии (≈ 2 %) подходят для шоссейного велосипедиста, но вы можете подкорректировать их под себя. В результате вы увидите суммарную мощность на педалях и её разбивку по каждой силе.
Разбор формулы
Мощность равна произведению силы на скорость. Сила сопротивления качению равна \(C_{rr}\cdot m\cdot g\), сила аэродинамического сопротивления — \(0{,}5\cdot \rho\cdot C_dA\cdot v^2\), а сила подъёма — \(m\cdot g\cdot \text{уклон}\). Умножая каждую из них на скорость \(v\) (в м/с), получаем мощность для каждой составляющей.
$$P = \dfrac{\left(C_{rr}\,m\,g\,v\right) + \left(\tfrac{1}{2}\,\rho\,C_dA\,v^{3}\right) + \left(m\,g\,G\,v\right)}{1 - \dfrac{\text{Drivetrain Loss (\%)}}{100}}$$Обратите внимание: аэродинамическая мощность растёт пропорционально кубу скорости — именно поэтому каждый дополнительный км/ч на равнине даётся всё тяжелее.
Пример расчёта
Для гонщика массой 80 кг, едущего со скоростью 30 км/ч (8,333 м/с) по ровной дороге при Crr 0,005, CdA 0,3, ρ 1,225 и g 9,8067: качение = \(0{,}005\cdot 80\cdot 9{,}8067\cdot 8{,}333 \approx 32{,}69\ \text{Вт}\); аэродинамика = \(0{,}5\cdot 1{,}225\cdot 0{,}3\cdot 8{,}333^3 \approx 106{,}34\ \text{Вт}\); гравитация = \(0\ \text{Вт}\). Мощность на колесе ≈ 139,04 Вт, а после деления на 0,98 (потери в трансмиссии 2 %) получаем около 141,9 Вт на педалях.
Частые вопросы
Почему в разбивке нет потерь в трансмиссии? Три строки разбивки показывают мощность на колесе; в итоговом значении сверху добавлены потери в трансмиссии.
Какое значение CdA выбрать? Примерно 0,4 для прямой посадки, 0,3 на верхнем хвате руля, 0,25 на нижнем хвате и 0,20 или ниже в разделочной (TT) посадке.
Влияет ли ветер? Да — встречный ветер фактически увеличивает скорость воздуха в аэродинамической части расчёта. Эта базовая модель предполагает безветренную погоду.
