減重與速度的關係

動能的計算公式為:能量=重量*速度*速度/2
同樣的能量(同樣的輸出功率下): 速度=(2*能量/重量)^0.5
因此...速度1=(2*能量/重量1)^0.5
..........速度2=(2*能量/重量2)^0.5

可以知道
..........時間 2/時間1=速度1/速度2=(重量2/重量1)^0.5


我上次騎從汐萬路拱北殿下面的廁所到五指山頂涼亭共花了54分鐘
當時的體重約67公斤+車重及隨車物品13公斤共80公斤

我上次騎時: 車重加體重是80=重量1
設下次騎時: 車重加體重是72=重量2<----体重減5公斤車重減3公斤
可得
.............時間 2=54*(72/80)^(0.5)=51.2289


上面的計算告訴大家...體重重減5公斤車重減3公斤...體能沒增加下
我上五指山涼亭的時間只能減少2分多鐘不到3分鐘

如果總重減10公斤...可得
......時間 3=54*(70/80)^(0.5)=50.51237
時間只能減少3分半左右不到4分鐘

如果總重減15公斤...可得
......時間 4=54*(65/80)^(0.5)=48.67494
時間只能減少6分半左右不到7分鐘



看來減重重要...但是體能(輸出功率)的改進更重要

車重減3公斤要花15萬左右<------沒錢
體重減12公斤...每個月減1公斤的健康減重要花..壹年時間

*****以上的計算不含因速度的增加造成風阻增加的部份
.........加上風阻增加的部份...真正的時間減少還會少一點點吧

2007-12-18 7:17 #1
實際上...
我還沒有把爬高的部份算上去...上面應該是平路騎車風阻及摩擦損失為線性的估計結果

如果有爬高...因為..會花一些能量以增加位能...
重量輕所花在位能的能量也會跟著少...
公式是位能=重量*重力加速度*高度差(m*g*h)
這個關係就是線性關係了<-----重量減少可以對等於爬高減少
譬如:重量由100減到80....相當於爬高由600公尺減為480公尺...這個好像...差比較多
所以如果有爬高減重也會變得更重要了....

有空我再精算一下...再跟大家報告
好耶 算精確一點

可是算那麼精確對我騎車有啥幫助呢

我再想想看..............
弄個excel 表出來 讓人量身訂做減肥計劃
大功德一件 !!
上次我騎官方標示9.3公斤重的07年Fuji Newest 1.0
從拱北殿沿汐萬路到五指山山頂涼亭共花了53分鐘多很接近54分鐘

在大約同樣賣力的情況下,只是天氣比較冷一點
今早我騎Merida RB-660..同樣的路程共花了55分鐘

RB-660重量是11.3公斤比Newest 1.0重了2公斤...

所以假設腳力體力相當
以這樣爬高約600公尺的路段..

車重加體重從80公斤增加到82公斤...
時間只差1分鐘多

所以..如果只是為了健身運動..車重差2公斤
感覺並沒有很大的差別
除非刻意的去計時
正常感覺不出時間上有多大的差異
flite1000 wrote:
上次我騎官方標示9....(恕刪)




車子差2公斤..差別非常大.大.大.大.

網兄騎不出時間上的差異....是因為xx的問題

http://seaweedroll.pixnet.net/blog
seaweedroll兄:

上面的數據是真實的
而且在測試時Newest 1.0是前3盤車..我只用較重的那兩個齒盤(齒比與660類似)以示公平
但是比較有問題的是二次測試前後差兩星期..也可能是我這兩星期之間體力有改變
為了更客觀起見
以後有機會我會輪流用這兩部差兩公斤的車再去測試
再上來報告

我也常聽單車前輩說"車重差一公斤等於体重差五公斤"
但是我也沒看過有人去測試
所以我就試試看...有多少差別...
但是如果是用物理學的公式
動能公式:速度2=(2*能量/重量2)^0.5去算
好像結果與這兩次測試還算是相符合的!
flite1000 wrote:
seaweedrol...(恕刪)


flite1000 兄

我沒有質疑你的數據........只是我覺得沒意義啦

這樣說好了..

你用的是不同的2部公路車,小弟今天客觀的說...都用同一部好了(車子一模一樣)

也都請網兄你騎..人也一樣


但是只要不同測試時,換不同的輪組就好

2輪組差300g就行了..........等於比你上面測試數據差2kg的比較起來更微乎其微

我想你可以試試....只要差300g喔

保證你的時間就會差很多
http://seaweedroll.pixnet.net/blog

seaweedroll兄:

我的測試對我來說是有意義的...理由及背景如如下:

1. 背景...以爬山上山努力騎下山慢慢騎為主...原因如下:
我比較怕死...車不敢騎太快
騎平路我已經覺得...為了繼續減肥健身...除非騎很快否則運動量有點不足了
另外...希望明年六月可以去參加KHS辦的大屯山個人挑戰賽(50歲組,去年有七個人報名)


2. 理由...車當然是愈輕愈好...但花下去的錢有多少價值?(可以快多少?)
a) 大屯山個人挑戰賽50歲組我不可能拿第一...但中間成績差異蠻大...
....時間差不到兩分鐘..對名次可能沒有影響
....(近年該項比賽所有最好成績57分鐘...最差大約兩小時又15分鐘)
b) 平常跟車隊去練車...以上這次15人左右去爬汐萬路上風櫃嘴為例..
....最快45分鏟左右..最慢90分鐘左右...
....差個一分多一點..感覺意義不大...名次可能地沒有改變
c) 我的Newest 1.0已經重量只有9.3公斤
...再升級到7.3今斤左右的車要花很多錢...價差10多萬
...這個測試可以讓我知道要不要多花錢去買比較輕的車...去拿比較好的成續

同樣的理由...同樣強度的輪組當然是愈輕愈好...可是我不能一直投入
...如果有人能把爬山路不同重量輪組的實際測試結果公布一下
...我會很感謝他的!

我想.理論很重要...但一定要實驗驗証一下!不能只是用想的!實驗數據比較重要!
聽說愛因思坦的統一場論有人証出來了...
在還沒有人能以實驗驗証之前..他應該還不會得諾貝爾獎的!


公式在下面,有興趣的自己算一下吧~

簡單的說,在相同的器材條件下:
1.坡度越陡,重力的影響會遠遠超越風阻及滾動阻力。除了消耗的能量之外還要考慮有效踩踏力量,如果是要挑戰武嶺的話,那就不是幾分鐘的差別,而是上不上的去。另外,在有坡度的道路上,重量的影響就不是線性關係了,而是跟tan函數相關了,有興趣的可以再去看tan的圖形。

2.如果是在平路(0%),重量對重力的影響等於零(tan0度=0),此時重量會影響的是滾動阻力。但如果車速夠快,那風阻的影響會遠遠的大於滾動阻力,設法降低風阻會比減重更有效。
---------------------------------------------
要使單車移動,騎士必須提供足夠的能量克服風阻、滾動阻力和重力。
其中,風阻是一個雙曲線函數,重力是tan函數、而滾動阻力則是直線方程式。

Wind Resistance風阻(Fw):

是指風拖曳騎士和單車的力量,單位:牛頓(newtons)。影響風阻的幾個變數有:騎士有效的正面面積(A),風阻系數(Cw),空氣密度(Rho)和速度(Vmps) 。

Fw = 1/2 A Cw Rho Vmps^2

風阻系數為預設值0.5

空氣密度(Rho),與高度、氣溫有關
Sea Level 1.226 kg/m3
1500 m 1.056 kg/m3
3000 m 0.905 kg/m3

正面面積(A)不太好測量。通常在0.5平方米,高大的騎士會有較大的正面面積。

Rolling Resistance滾動阻力(Frl):

是指輪胎與路面的滾動摩擦力,單位:牛頓。影響滾動阻力的變數有滾動阻力系數(Crr)和騎士體重(Wkg)。

Frl = Wkg 9.8 Crr

滾動阻力系數
木板 0.001
水泥地 0.002
柏油路 0.004
粗糙的路 0.008

Gravity Forces重力(Fsl):

騎士體重與坡度斜率(GradHill)的關係。坡度斜率=上升高度/水平距離(以百分比表示)。

Fsl = Wkg 9.8 GradHill

Power能量(RiderPower):

單位時間內所做的功,用來克服上述作用在騎士和單車上的幾個作用力。

RiderPower = (Fw + Frl + Fsl) Vmps

The speed of the pedal踩踏速度(Vp):

依據踩踏頻率(Cd)和曲柄長度(Cl)計算出來。

Vp = Cd Cl 2 Pi / (60 * 1000)

The average force on the pedals平均踩踏力量(Fav):

與一個迴轉中的功率和踩踏速(Vp)有關。

Fav = RiderPower / Vp

The effective pedaling force有效踩踏力量 Feff:

兩腿在一個迴轉中有效的踩踏角度範圍(Eff),所需提供的平均踩踏力量。

Feff = Fav 360 / (2 Eff)

範例:

Frontal Area 0.50 m2
Coefficient Wind Drag 0.50 dimensionless
Air Density 1.056 kg/m3
Weight 90.0 kg
Coefficient of Rolling 0.004 dimensionless
Grade 0.070 decimal
Wind Resistance 4.1 kg m/s2
Rolling Resistance 3.5 kg m/s2
Slope Force 61.8 kg m/s2
Cadence 70. rev/min
Crank Length 173. mm
Pedal Speed 1.26 m/s
Average Pedal Force 304.8 kg m/s2
Effective Pedaling Range 70. degree
Effective Pedal Force 783.8 kg m/s2
Speed 5.56 m/s
Power 385.4 watts
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