Усилие на педалях
За что я очень люблю велосипедные физические дела так это за то, что там многие вещи очень близки к моей работе, на которой, как многим наверное известно, мы разрабатываем, строим и тестируем космолёты невероятной удельной мощности и энергоэффективности моторы и генераторы.
Так вот у вращающихся машин, коей безусловно является приводящий механизм велосипеда, в смысле мощности всё одинаково. То ли перед тобой электродвигатель, то ли паровая турбина или двигатель внутреннего сгорания, то ли вот - педальная машина, приводимая в действие мускульной силой.
Итак, сегодня я хочу узнать типовую величину силы, с которой велосипедист действует на педали. И начну с простой формулы мощности вращающейся машины: P = ω⋅T, ω - угловая скорость; T - крутящий момент.
В свою очередь ω = 2π⋅n, где n - частота вращения (широко известная в узких кругах как каденция). В стандартом случае это 90 оборотов в минуту или 1.5 оборота в секунду. В результате стандартная угловая скорость вращения педалей составит ω = 9.42 с-1.
Крутящий момент T = F⋅l, где F - средняя искомая сила, а l - длина шатуна (возьмём для удобства одну из наиболее распространённых: l = 172.5 мм = 0.1725 м).
Среднее усилие при педалировании определится из вышенаписанного как:
F = P/(ω⋅l)
Теперь мощность - типовая мощность, с которой может сколько-нибудь долго (3-4 часа) может ехать типовой (не самый последний) спорцменчег из интернетиков это ~170 Вт.
Тогда получаем: F = 170/(9.42*0.1725) = 104.6 (Н) или 10.7 кг.
Вот, собственно, таково среднее усилие на педалях при езде на велосипеде.
Прикладываем в среднем 10.7 кг обеими ногами 1.5 раза в секунду на шоссейнике и едем в групповой покатушке со средней скоростью в районе 30 км/ч. Вопрос распределения этого усилия по фазам вращения педалей оказывается довольно важным, так же как и то, какие мышцы и в каком соотношении его создают (разгибатели/сгибатели), потому что при равной механической мощности на педалях, нагрузка на мышцы и расход драгоценных калорий могут быть ощутимо-разным. Именно поэтому для сколько-нибудь спортивной езды нужны контактные педали и очень важна хорошая техника педалирования.
Просто для справки неспешная прогулочная езда это 0.3-0.5 от этого, т.е. около 3-5 кг, правда за счёт меньшей каденции усилие может быть повыше, но частота мышечных сокращений конечно пониже.
Кто дочитал, тот молодец. Кто дочитал и понял, тот молодец вдвойне! Конец!
Так вот у вращающихся машин, коей безусловно является приводящий механизм велосипеда, в смысле мощности всё одинаково. То ли перед тобой электродвигатель, то ли паровая турбина или двигатель внутреннего сгорания, то ли вот - педальная машина, приводимая в действие мускульной силой.
Итак, сегодня я хочу узнать типовую величину силы, с которой велосипедист действует на педали. И начну с простой формулы мощности вращающейся машины: P = ω⋅T, ω - угловая скорость; T - крутящий момент.
В свою очередь ω = 2π⋅n, где n - частота вращения (широко известная в узких кругах как каденция). В стандартом случае это 90 оборотов в минуту или 1.5 оборота в секунду. В результате стандартная угловая скорость вращения педалей составит ω = 9.42 с-1.
Крутящий момент T = F⋅l, где F - средняя искомая сила, а l - длина шатуна (возьмём для удобства одну из наиболее распространённых: l = 172.5 мм = 0.1725 м).
Среднее усилие при педалировании определится из вышенаписанного как:
F = P/(ω⋅l)
Теперь мощность - типовая мощность, с которой может сколько-нибудь долго (3-4 часа) может ехать типовой (не самый последний) спорцменчег из интернетиков это ~170 Вт.
Тогда получаем: F = 170/(9.42*0.1725) = 104.6 (Н) или 10.7 кг.
Вот, собственно, таково среднее усилие на педалях при езде на велосипеде.
Прикладываем в среднем 10.7 кг обеими ногами 1.5 раза в секунду на шоссейнике и едем в групповой покатушке со средней скоростью в районе 30 км/ч. Вопрос распределения этого усилия по фазам вращения педалей оказывается довольно важным, так же как и то, какие мышцы и в каком соотношении его создают (разгибатели/сгибатели), потому что при равной механической мощности на педалях, нагрузка на мышцы и расход драгоценных калорий могут быть ощутимо-разным. Именно поэтому для сколько-нибудь спортивной езды нужны контактные педали и очень важна хорошая техника педалирования.
Просто для справки неспешная прогулочная езда это 0.3-0.5 от этого, т.е. около 3-5 кг, правда за счёт меньшей каденции усилие может быть повыше, но частота мышечных сокращений конечно пониже.
Кто дочитал, тот молодец. Кто дочитал и понял, тот молодец вдвойне! Конец!