Вихідна потужність при різній щільності повітря

Факторами, що впливають на щільність повітря, є: висота, температура повітря, вологість повітря та барометричний тиск. Калькулятор: http://barani.biz/apps/air-density/

Як їзда при різній щільності повітря впливає на потужність і швидкість?

Повертаючись до цього питання, оскільки є кілька міркувань.

ОП згадував лише (барометричний) тиск повітря, а не обов'язково висоту. Почну тільки з барометричного тиску і повернусь до впливу висоти.

Типові коливання барометричного тиску на одній висоті, а отже, і вплив на парціальний тиск кисню (O2), не такі великі, щоб бути помітними для здатності генерувати потужність, однак вони є достатніми для впливу на швидкість, яку можна досягти для задана потужність. Це може бути не все, що помітно в цілому їзді по місту, але пробні вершники часу зможуть досягти більш швидких чи повільних часів залежно від барометричного тиску.

Коливання 10% тиску повітря на одній висоті не відбудеться. наприклад, різниця між днем ​​дуже низького тиску (наприклад, циклон категорії 2 до 3 із центральною зоною низького тиску при 970 гПа) та дуже високим тиском (наприклад, прекрасний день при 1030 гПа) становить лише 6%.

Оскільки ви навряд чи їдете в ураган чи циклон, коливання барометричного тиску в умовах, в яких ви насправді їдете, зазвичай складають лише пару відсотків. Незважаючи на це, для пробного гонщика, який проходить час, протягом 40 км курсу різниця щільності повітря між днями низького та високого тиску може призвести до 30-секундної різниці у часі на ходу, всі інші речі рівні.

Щільність повітря може змінюватись більше, ніж через зміни рівня барометричного тиску. Щільність повітря - це насамперед функція барометричного тиску, температури повітря та висоти.

Щільність повітря збільшується зі збільшенням барометричного тиску, і вона зменшується зі збільшенням температури та висоти. Вологість повітря дуже незначно (незначно) впливає на щільність повітря, але задля повноти, підвищення вологості повітря трохи зменшує щільність повітря.

Вплив висоти на продуктивність

Якщо ми розглянемо вплив висоти на продуктивність на велосипеді, як говорили інші, є два основні фактори:

i. фізіологічний вплив на вашу здатність генерувати стійку потужність, оскільки парціальний тиск O2 зменшується зі збільшенням висоти, і

ii. вплив фізики, коли щільність повітря зменшується, тобто можна досягти більшої швидкості за той же вихід енергії (ceteris paribus).

Фізіологічний вплив

Коли ми піднімаємось на більш високу висоту і падає щільність повітря, "тонше" повітря означає зниження парціального тиску кисню, що негативно впливає на потужність, яку ми можемо підтримувати за допомогою аеробного метаболізму. Ця втрата сили може досягати 20% або більше залежно від того, наскільки високими ми піднімаємось, і від індивідуальної реакції на висоту.

Було опубліковано декілька опублікованих праць, що вивчають вплив висоти на спортивні показники аеробного спорту, і з цих формул було розроблено оцінку втрат сили як функції висоти. Один був із статті «Peronnet et al.» Про 1989 рік, два - з «Bassett et al.» (1999 р.), По одному - для спортсменів-акліматизованих та неакліматизованих. Додавши до них, я створив четверту формулу, засновану на дослідженні в 2007 році Кларком та ін. Відповідні документи:

Péronnet F, Bouissou P, Perrault H, Ricci J .: Порівняння записів часу велосипедистів відповідно до висоти та використовуваних матеріалів.

Bassett DR Jr, Kyle CR, Passfield L, Broker JP, Burke ER .: Порівняння циклічних записів світових годин, 1967-1996: моделювання з емпіричними даними.

Clark SA, Bourdon PC, Schmidt W, Singh B, Cable G, Onus KJ, Woolford SM, Stanef T, Gore CJ, Aughey RJ .: Вплив гострої імітації помірної висоти на потужність, продуктивність та стратегію крокування у добре навчених велосипедистів .

Peronnet та ін використовували емпіричні дані з фактичних світових годин ведення велосипедного циклу, щоб оцінити вплив висоти на потужність елітного велосипедиста. Припущення, що використовуються при оцінці втрат потужності, викликаних висотою, можуть мати деяку помилку; зокрема завдяки методам, що використовуються для оцінки потужності для кожного вершника, оскільки фактично не вимірювались ні потужність, ні коефіцієнт аеродинамічного опору.

Відповідно до старого пункту поширених запитань форуму Ваттадж, доктора Девіда Бассета, молодшого, дві формули Бассет та ін були отримані з попередніх робіт, що вивчають вплив висоти на аеробні показники чотирьох груп висококваліфікованих або елітних бігунів. Тож як ці формули не були отримані від велосипедистів, ми все ще можемо узагальнити їх від втрати аеробної здатності велосипедистів.

Нарешті, дослідження Кларк та ін вимірювали вплив на пікове використання кисню (VO2), велику ефективність та вихідну потужність на велосипеді на десяти добре навчених, але не висотних акліматизованих велосипедистів та триатлоністів, випробовуючи вершників на імітованих висотах 200, 1200, 2200 та 3200 метрів. Вони вивчили ряд факторів, включаючи максимальну 5-хвилинну потужність, VO2 та валовий ККД відносно продуктивності на 200 метрів, а також субмаксимальний VO2 та валовий ККД.

Я використовував ці дані для формування формули, подібної до формул Peronnet et al та Bassett et al (які складають числа в таблиці, перелічені в одній з інших відповідей). Звичайно, існує припущення про еквівалентне зниження потужності на 1 годину, ніж для 5-хвилинної потужності. Кларк та ін відзначили дещо більші скорочення піку VO2, ніж для 5-хвилинної максимальної потужності, і не змінилося валової ефективності при максимальній потужності 5 хв з висотою. Отже, існує певний внесок анаеробного метаболізму, імовірно, що полягає в різниці. Були зафіксовані деякі втрати субмаксимальної ефективності на модельованих 3200 метрах.

Я вибрав у цьому випадку використання скорочення потужності на 5 хвилин, а не падіння піку VO2 як базових даних для формули, і застосував коригування для компенсації формули еквівалентності рівня моря для приведення її у відповідність із формулою Peronnet et al та Bassett et al. Звичайно, при перегляді повідомлених даних, звичайно, є значні зміни в тестовій групі на кожній імітованій висоті, тому формула базується на середніх показниках групи для кожної імітованої висоти.

Ось формули:

х = кілометр над рівнем моря:

Peronnet et al:
Питома вага потужності рівня моря = -0,003x ^ 3 + 0,0081x ^ 2 - 0,0381x + 1

Бассет та ін. Спортсмени, що акліматизують висоту (кілька тижнів на висоті): Пропорція потужності рівня моря = -0,0112 x ^ 2 - 0,0190x + 1 R ^ 2 = 0,973

Бассет та ін. Не атлетизовані атлети з висотою (1-7 днів на висоті): пропорція потужності рівня моря = 0,00178x ^ 3 - 0,0143x ^ 2 - 0,0407x + 1 R ^ 2 = 0,974

Формула Сіммонса на основі Кларка та ін: Пропорція потужності рівня моря = -0,0092x ^ 2 - 0,0323x + 1 R ^ 2 = 0,993

а у формі діаграми вони виглядають так:

Тепер майте на увазі, що це середні показники для зразків, що використовуються в кожному дослідженні, і окремі варіації існують, тому вплив на будь-яку людину буде в цьому діапазоні, але може бути більшим чи меншим.

Фізичний вплив

Тепер, звичайно, з точки зору продуктивності ви втрачаєте потужність при збільшенні висоти, однак є підвищення продуктивності, оскільки нижча щільність повітря означає, що ви можете подорожувати з більшою швидкістю для тієї ж потужності (і аеродинаміки).

Фізика досить проста, і на відміну від фізіологічного впливу вона стосується однаково всіх. На прикладі я вивчив вплив висоти на фіксацію світової години фізики велосипедного руху, і показав, як зменшення щільності повітря зі збільшенням висоти означає, що можна подорожувати швидше за той же вихід потужності, або, кажучи іншим способом, потреба в потужності зменшується при будь-яка задана швидкість у міру збільшення висоти.

Це призвело до цієї діаграми, яка показує співвідношення потужності до аеродинамічного відношення перетягування (Вт / м ^ 2) та висоти для швидкості від 47 км / год до рекорду Кріса Бордмена 56,375 км / год.

По суті, зі збільшенням висоти співвідношення потужності до аеродинамічного зменшується на однакову швидкість.

Чистий вплив як фізіологічних, так і фізичних впливів

Ну а коли ми поєднуємо це два, це результат:

Це має бути досить зрозуміло для тлумачення, але навіть я надам певне пояснення.

Горизонтальна вісь - це висота, а темні вертикальні лінії представляють висоту різних доріжок у всьому світі.

Вертикальна вісь - це пропорційна досяжна швидкість рівня моря.

Зігнуті кольорові лінії представляють комбінований вплив як зменшення потужності, використовуючи кожну з формул, виділених вище, у поєднанні зі зменшенням щільності повітря, що забезпечує більші швидкості для тієї ж потужності.

Так, наприклад, якщо ми подивимось на зелену лінію (Бассет та ін у досяжній швидкості, оскільки втрати потужності починають переважати зменшення щільності повітря.

Доріжка в Aigle Switerland являє собою близько 1% приросту швидкості в порівнянні з Лондоном, тоді як їзда в Aguascalientes забезпечила б швидкість від 2,5 до 4%. Поїдьте до Мехіко, і ви можете отримати трохи більше, але, як показує діаграма, криві починають вирівнюватися, і тому баланс ризику в нагороді підказує більше до більш ризикованого кінця спектру.

Отже, висота представляє собою хороший приріст, але зменшення віддачі в міру того, як повітря стає рідше. Коли ви рухаєтесь вище 2000 метрів, посилення швидкості починає звужуватися, і з часом вони починають зменшуватися, тобто існує висота "солодкої плями".

Печери, а їх кілька, але найважливіші:

• будь-яка висота солодкої плями будь-якої людини буде залежати від їхньої індивідуальної реакції на висоту

• нанесені лінії представляють середні значення для вивчених атлетичних груп;

• використовувані формули мають обмежену область дійсності, тоді як нанесені лінії виходять за межі цього;

• це не єдині фактори, які слід враховувати, але це два найважливіші.

Я підозрюю, що падіння продуктивності з висотою може відбутися дещо різкіше, ніж пропонується тут. Тим не менш, ті самі принципи застосовуються, навіть якщо ваша особиста відповідь на висоту знаходиться на нижньому кінці діапазону, і важко уявити, чому хто-небудь припустив би, що прямування до ходу помірної висоти - це погана ідея з точки зору продуктивності.

Якщо ви хочете прочитати ще декілька, я висвітлюю ці питання у трьох пунктах блогів тут:

http://alex-cycle.blogspot.com.au/2014/09/wm2-altitude-and-hour-record.html

http://alex-cycle.blogspot.com.au/2014/12/wm2-altitude-and-hour-record-part-ii.html

http://alex-cycle.blogspot.com.au/2015/06/wm2-altitude-and-hour-record-part-iii.html

Наступний графік можна знайти в цікавій статті в блозі Training Peaks . Виходячи з цього, ви повинні мати можливість поволі регулювати рівень потужності.

По мірі збільшення висоти потужність знижується. Але зміщення щільності повітря зменшується паралельно (до точки). І це є причиною того, що багато годинних записів намагалися здійснити на висоті. Оптимум, мабуть, становить 3500м. Внаслідок чого збільшення швидкості переважає втрати потужності. Звідси популярність велодромів у Ла-Пасі (Болівія) на 3400 м та Велодромі в Мехіко на 2230 м.

З урахуванням поняття тиску в шинах і опору коченню - нещодавно з'явилася стаття, в якій розвінчався міф про високий тиск в шинах - про те, що втрата енергії, викликана коливаннями високого тиску в шинах, означала, що нижчий тиск у шинах насправді швидше перевищує "нормальний "дорожні покриття.

http://www.wolfgang-menn.de/altitude.htm