Що може викликати змінний опір повітря в день без вітру?

13

Я їзжу регулярно працювати. Я вважаю, що в деякі дні, коли немає відчутного вітру, я відчуваю, що майже немає опору повітря, і так легко їздити зі швидкістю. Також відносно тихо без вітру, що реве в моїх вухах.

В інші дні, коли немає відчутного вітру, відчувається, що я їду в суп. Насправді важко набрати якусь швидкість, і повітря в моїх вухах досить шумно.

Я обговорював зі своїми колегами, і вони часто кажуть, що вони мають такий же ефект у ті ж дні, що я спостерігав. Хоча вони також подорожують в тому ж напрямку, що і я, тому я не можу виключити дуже легкий переділ, що спричинить сприйняття різниці.

Можливі пояснення:

У ці дні невеликий вітер у хвіст або голову.
У дні, коли я більше відпочив чи енергійний, я міг відчути, що їзда відносно не спроможна.

Чи є інші пояснення, які б сприяли? Висока вологість повітря чи зони високого тиску?

aerodynamics wind

— Мак
джерело

2

Я інколи отримую цей "несильний" ефект, але дійшов висновку, що він знижується до хвостового вітру. Я навіть не сприймаю це як вітер ... але коли їзжу заради задоволення, їзди, як правило, петлі, тож як тільки я зміню напрямок, я можу це відчути.

— PeteH

Так, це хвостовий вітер. Він практично безшумний, тому що ви не відстаєте від вітру, і повітря не дуже рухається відносно вас.

— Анджело

18

TLDR; припускаючи, що мої розрахунки нижче правильні, приблизно в 10% збільшується опір повітря між спекотними, вологими днями та прохолодними сухими днями. Додайте легкий, але непомітний задній або задній вітер, і можливо, ви можете відчути різницю 4–5 км / год у швидкості руху за два дні.

Опір повітря - це основна сила, яку велосипедист повинен долати при типовій крейсерській швидкості. За даними одного онлайн-калькулятора , якщо припустити, що типовий дорожній велосипед, невимушена позиція для їзди та крейсерська швидкість 18 км / год, 75% сили вершника використовується для подолання перетягування.

Відповідно до вашого профілю, ви живете в Мельбурні, штат Американський Союз, який, по суті, знаходиться на рівні моря. Використовуючи інший онлайн-калькулятор , щільність повітря при 50˚ та 0% вологості становить 1,24 кг / м³. При 90 ° та 100% вологості щільність повітря становить 1,13 кг / м³. Так, у холодний і сухий день приблизно на 10% збільшується опір повітря в порівнянні з спекотним і вологим днем.

Відповідно до рівняння перетягування,

$F_D = \ frac {1} {2} \ pho v ^ 2 C_d A$

сила тяги лінійно масштабується з тиском повітря. На 10% більша щільність дорівнює 10% більшої сили, необхідної для подолання тягання. Миттєва потужність визначається рівнянням

$P (t) = F \ cdot v$

Якщо припустити постійну віддачу потужності, і 75% цієї потужності присвячено подоланню опору повітря, то в кінцевому рахунку ви зменшите загальну швидкість на 7% (1 / 1,075). Ми почали з крейсерською швидкістю 18 миль на годину, так що спрощено ваша швидкість у холодний і сухий день буде намовляти 93% 18mph, або 16,75mph. Я б сказав, що цього достатньо, щоб помітити.

Звичайно, малоймовірно, що ці два дні відбуватимуться тісно разом. Але якщо ви порівнюєте південну їзду безпосередньо перед грозою або після неї з пізньою вечірньою їздою в сухий день за кілька днів до та / або після, можливо, ви могли б опинитися десь у бальній смузі різниці 1 км / ч.

Однак, навіть невеликий задній і задній вітер можуть суттєво змінити вашу швидкість. На сайті Шелдона є графіки, що показують випробування вітроенергетичних тунелів. Зокрема,

Випробування вітрових тунелів

показує, що коли кут вітру змінюється від вітру до заднього вітру для вітру 5 миль / год, вершник, який їде зі «нормалізованою» швидкістю 25 миль на годину (якщо вважати, що немає вітру), перейде від приблизно 22 км / ч до 28 км / год. Різниця в швидкості наїзника при зміні швидкості вітру, здається, лінійна, тому екстраполяція назад, навіть щось на кшталт 2 м / ч поперек проти хвоста, спричинить щось на зразок різниці в 3 км / ч. Це, безумовно, помітно. Перебуваючи у вітровому тунелі, ці випробування не проводилися з опором кочення, тому 25 м / ч у вітроенергетиці, мабуть, еквівалентно нашому попередньому припущенню 18 км / год на вуличних дорогах.

Якщо ви комбінуєте ефекти і порівнюєте пізню вечірню їзду в сухий день з легким заднім вітром, то до ранньої їзди у вологий день з легким духовим вітром, ви могли б мати різницю в 4-5 км / год між двома днями. Це величезне.

— Стівен Тусет
джерело

Дивовижна відповідь, дякую. Я думаю, що 10-відсоткова різниця до кількості потужності, яку мені потрібно докласти, щоб підтримувати постійну швидкість, було б достатньо, щоб помітити. Чудові дані.

— Мак

Це ваші коментарі, але це ближче до 7,5% різниці потужностей при постійній швидкості, 7% різниці швидкостей при постійній потужності. Також не забудьте прийняти, якщо ви вважаєте, що це найкраща відповідь. :)

— Стівен Тузет

Так, я завжди приймаю ... просто надаю йому кілька днів, щоб зібрати відгук :)

— Мак

5

У дні підвищеної вологості повітря має меншу масу за рахунок більшої кількості H2O, який легший, ніж типові ваги O2, CO2 та N2. У дні підвищеного тиску для вас більше маси, яку можна відсунути. Температура повітря також грає свою роль - гаряче повітря менш густе, ніж холодне. Тому для спекотного, низького тиску, підвищеної вологості день потрібно менше маси відсунути вбік.

Вони суттєво впливають на літаки, але я не маю уявлення, чи велосипедист їде досить швидко, щоб він міг вимірюватися. Я вірю в його більш вірогідний непомітний вітер та власне самопочуття (або його відсутність)

— mattnz
джерело

2

Я б сказав, що це має значення в їзді на велосипеді. У олімпійському велодромі вони нагрівали його, щоб повітря було більш розрідженим, щоб велосипедисти йшли швидше.

— розбійний вовк

І спроби рекордів світової години здійснюються на великій висоті, і, мабуть, і в теплому повітрі, щоб мати якомога менший опір повітря. Можливо, що різниці невеликі, таким чином, що вони важливі для занять спортом (для спроби рекорду світової години виграш у лічені метри протягом години може змінити різницю між успіхом чи невдачею), при цьому він є незначним для маршрутів .

— Roel Schroeven

2

Хоча фізики кажуть нам, що ми сповнені цього, багато велосипедистів принаймні "сприймають", що опір вітру більший відносно вологих, але прохолодних ранків.

(І, звичайно, якщо ви та ваші колеги напередодні ввечері пили разом, це може мати щось спільне.)

— Даніель Р Хікс
джерело

Я захопився другим абзацом

— Мак

1

У цій статті про опір коченню згадується як осторонь:

(Пізніше ми виявили, що температура сильно впливає на опір коченню шин.)

Якщо зміни часто відбуваються в той самий час і таким же чином, як описаний настільки ретельно вище, це може спричинити щось дуже помітне.

По-друге, я б припустив, що мокра дорога спричинить додатковий опір коченню, оскільки шина повинна рухатись убік або набирати трохи води під час кочення. Я, безумовно, можу виявити додатковий дорожній шум у вологі, або навіть вологі дні, тому ця енергія повинна надходити звідкись.

— Джеймс Бредбері
джерело

Я часто вважаю, що дні, які мало вологі, що насправді, здається, проходять швидше. Не настільки мокрий, що я їду по калюжах, але просто досить вологий, щоб усі ями заповнилися водою. Я здогадуюсь, що вода заповнює дуже маленькі отвори на дорозі, завдяки чому навіть старші дороги відчувають себе новим асфальтом.

— Kibbee

@Kibbee Якщо вода на дорозі взаємодіє з вашими шинами, ви, безумовно, втратите більше енергії для бризок навколо води, ніж ви могли б заощадити, зменшивши нерівність дороги. Вода поводиться повністю нееластично (у фізичному розумінні) з відповідною швидкістю та силами, тоді як ваша шина поводиться досить еластично (знову ж у фізичному сенсі). Так ваша шина збереже енергію, яку вода буде розсіювати.

— cmaster - відновити