Из чего складывается мощность велосипедиста
Чтобы ехать с постоянной скоростью, велосипедист преодолевает три силы: сопротивление воздуха, сопротивление качению шин и составляющую силы тяжести на подъёме. Мощность на педалях равна сумме работы против них в секунду, делённой на КПД трансмиссии, который у чистой смазанной цепи близок к 97–98%.
Вклад каждой составляющей зависит от скорости и уклона. На крутом подъёме на 8% при 12 км/ч около 85–90% мощности уходит на подъём, воздух почти не важен. На равнине при 40 км/ч, наоборот, до 80–90% приходится на воздух, а масса мало влияет на скорость. Таблица результатов показывает эту раскладку в ваттах.
Что такое CdA, Crr и плотность воздуха
CdA — произведение коэффициента лобового сопротивления на площадь миделя, в квадратных метрах. Для гонщика в аэродинамической посадке на шоссейном велосипеде это 0,25–0,32, с руками на хвостах руля — около 0,37, при прямой посадке — 0,45 и выше. Снижение CdA на 0,01 при 40 км/ч экономит примерно 8–10 Вт.
Crr — коэффициент сопротивления качению: у хороших шоссейных шин на гладком асфальте около 0,004–0,005, на плохом покрытии и широких шинах 0,006–0,01, на гравии до 0,012. Плотность воздуха рассчитывается по высоте и температуре: на высоте 2 000 метров она ниже примерно на 20%, поэтому одинаковой мощности соответствует большая скорость.
Три режима расчёта
В режиме «мощность → скорость» вы задаёте среднюю мощность, например ваш порог, и получаете скорость, время на заданной дистанции и VAM — скорость набора высоты в метрах в час. Уравнение решается численно, так что ветер и спуски учитываются корректно. Это удобно, чтобы оценить время на подъёме перед гонкой или гранфондо.
Режим «скорость → мощность» отвечает на вопрос, сколько Вт вы выдаёте при известной скорости. Режим «цель по времени» выводит мощность, необходимую, чтобы проехать дистанцию за заданное время. Если требуемая мощность не помещается в ваши возможности, цель нереалистична: таблица показывает, сколько времени вы потратите при меньшей мощности.
Ватты на килограмм и подъёмы
Для затяжных подъёмов решает удельная мощность — Вт на килограмм массы велосипедиста. Подготовленный любитель выдерживает на порогe около 3 Вт/кг, сильный любитель — 4 и выше, профессионалы — 5,5–6,5 Вт/кг в течение часа. На длинном подъёме скорость набора высоты приближённо пропорциональна этому показателю.
Снижение массы велосипеда на килограмм экономит несколько секунд на 10-километровом подъёме, но масса тела влияет сильнее. Не торопитесь худеть ради цифр: недостаток энергии быстро снижает мощность. Для расчётов используйте массу с экипировкой, одеждой и бутылками, иначе скорость на подъёме окажется завышенной.
Допущения и безопасность
Модель считает скорость постоянной, дорогу ровной с одним уклоном, а ветер встречным или попутным вдоль движения. Она не учитывает торможение на поворотах, групповую езду, где воздух преодолевается легче на 20–40%, и колебания мощности на неровном рельефе. Фактическое время обычно хуже расчётного на 3–8%.
Расчёт носит справочный характер. Тестовые усилия на пороге и выше выполняйте после разминки и согласуйте с врачом, если у вас есть сердечно-сосудистые заболевания или повышенное давление. Спуски со скоростями выше 60 км/ч опасны: не используйте результат как рекомендацию по скорости на спуске.
Формула расчёта
P = (m·g·(Crr·cosθ + sinθ) + ½·ρ·CdA·(v + w)²) · v ÷ η
Проверенные примеры
Стандартные условия: уровень моря, 15 °C, без ветра.
Скорость около 14,4 км/ч, время около 41:50, удельная мощность 3,33 Вт/кг.
Масса 70 + 8 кг, 40 км.
Требуемая мощность около 260 Вт; в таблице — ватты при других уклонах.
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Выберите режим расчёта и введите массу велосипедиста и велосипеда.
- Задайте мощность, скорость или целевое время, длину участка и уклон.
- Выберите посадку или свой CdA, коэффициент качения, высоту, температуру и ветер.
- Изучите раскладку сопротивлений и таблицы по уклонам и мощности.