Dişli oranı Gücü etkiler mi?

Bunun doğru SE olmadığını söyleyerek önsöz edeyim. Fizik SE'yi sormayı düşündüm, ama önce burada deneyebileceğimi düşündüm. Eğer yanlışsa, taşınmasına karşı değilim.

Fiziğin temel ilkelerinden güç, Çalışma / zaman olarak hesaplanır. Bu yüzden bir tepeye tırmanan bir sürücü ve bisiklet sistemini düşünün. Yapılan iş, aşağıdan yukarıya doğru potansiyel farkıdır ve açıkça zaman tırmanma zamanı olacaktır.

Şimdi sorum şu:

Aynı sürücü, aynı bisiklet ağırlığı ve aynı tırmanış zamanı düşünüldüğünde, dişlileriniz gücü etkiler mi? Ayrıca tırmanmanın verimli olduğunu, kaymayan lastiklerin, normal pedalların vb.

Fiziksel açıdan, cevabın hayır olmasını bekliyorum. Potansiyellerde aynı fark, aynı zamanda, aynı güç. Ancak, binici perspektifinden bakıldığında, daha zor bir oranla tırmanmak için çok daha fazla güç kullanıldığını hissettiğini biliyorum.

Yanıtın, eşitsizliğin sistemi idealleştirmekten kaynaklandığını umuyorum. Bisikleti kapalı bir sistem olarak düşünürsek, bisiklete koyduğu tüm enerjinin onu tepeye taşıyacağını umuyoruz, ancak durum böyle değil. Dahası, insan vücudunun verimsizliğinin alakalı olacağını düşünüyorum. Ancak soruyu hala çözemiyorum.

Güçten ziyade verimlilik demek istediğinizden şüpheleniyorum.

Benim düşünceme göre, ana değişim daha yüksek devirde artmış biyomekanik kayıplar (temelde kas sürtünmesi) ile düşük devirde daha yüksek kuvvetlerle azalmış kan akışı arasındadır. Denge hem sürücüye hem de süreye bağlıdır.

Gelen İnsan Gücünün IHPVA Dergisi, Sayı 45 (pdf, endeks burada ) onlar Tyler Hamilton 51 dakika içinde Mt Washinton tırmanış kazanan bahsetmek Maksimum İnsan Gücü adında bir kağıttır:

"Ancak 23 dişli çarkta tırmanışın çoğunu sürdü ve 21'de birkaç dalgalanma yaptı." Muhtemelen göründüğü gibi 700 mm tekerlekleri olsaydı, ortalama kadansı 63 RPM olurdu.

Makalenin tamamı okumaya değer ve benzer makaleler için dizine göz atmak gerekebilir.

Flip tarafı, üst sprinterlerin genellikle son sprint'te 150 rpm'nin üzerine çıkmasıdır. Bu noktada, pik güç için biyomekanik verimlilik ticareti yapıyorlar. Ben yaklaşık 130 rpm'de 10 saniyede (> 8W / kg) 900W'nin üzerinde zirveye çıkardım, ancak yaklaşık 350W'lık saat performansım yaklaşık 80-90rpm'lik bir kadans kullandı.

Gerçek cevap size özeldir. Vücudunuzun şekline, kas tipine, zindeliğe ve daha geçici faktörlere bağlı olacaktır. Bu aynı zamanda en iyi denemeyle cevaplanan bir sorudur ve yarışıyorsanız tr4aining programınızın bir parçası olmalıdır. Değilse, düzenli olarak sürdüğünüz ve bir eğitim günlüğü tuttuğunuz bir tırmanış bulmanızı öneririm .

Uzun tırmanışlar için hidrasyon hakkında çok fazla tartışma olmuştur. Hidratlamak ve daha ağır başlamak veya daha az tartmak için biraz susuz çalıştırmak daha mı iyi? IIRC, hidrasyonun daha iyi olduğu sonucuna vardı, ancak referansı bulamıyorum.

Aynı sürücü, aynı bisiklet ağırlığı ve aynı tırmanış zamanı düşünüldüğünde, dişlileriniz gücü etkiler mi? Ayrıca tırmanmanın verimli olduğunu, kaymayan lastiklerin, normal pedalların vb.

Bu hangi "gücü" ölçtüğünüze bağlıdır :-).

Açıkçası, bisikletin bir bütün olarak kullandığı güç aynıdır - eğer aynı hızda hareket ederse, aynı güçtür.

Bununla birlikte, vücudunuzun kullandığı güç, çeşitli nedenlerden dolayı farklı olabilir:

• Kaslar muhtemelen en verimli oldukları yerde bir hız ve kuvvet seviyesine sahiptir, bu nedenle vücudunuzun kas hareketi üretmek için kullanması gereken kimyasal enerji / güç farklı olacaktır.
• Esneme, sürtünme vb. Nedeniyle oluşan çeşitli enerji kaybı süreçleri muhtemelen dişlilere bağlı olarak farklı olacaktır. Örneğin, düşük viteslerde daha hızlı zincir hareketi (dolayısıyla daha fazla sürtünme) olacaktır, diğer yandan zincir gerginliği daha düşük olacaktır, bu da muhtemelen sürtünmeyi azaltır. Ayrıca, düşük viteslerde, zincir kuvvetlerine tepki olarak çerçevenin esnemesi muhtemelen daha düşük olacaktır.

Benim izlenimim (beni destekleyecek kaynaklara sahip olmasam da) 90-100 RPM civarında kadanslarda genellikle insan sisteminin en fazla enerji tasarruflu olduğu (yani egzersize en iyi pedal gücünün oranı) olduğu için bisikletçi için çabalamak.

İlginç bir şekilde, maksimum güç için en iyi kadans görünüşte çok daha düşüktür, bu yüzden profesyonel bisikletçiler sprintler için yüksek dişliler ve düşük kadanslar kullanacaktır - ancak bu, yüksek kadanslardan çok daha yorucudur, bu nedenle uzun mesafelerde verimsizdir.

Belki de buna ne denir, 'izotonik' ile ' izometrik ' iş arasındaki farktır ?

Demek istediğim, örneğin, bir insanın taşınmaz bir nesneyi hareket ettirmeye çalışmak için çok çaba sarf etmesi (kuvvet, güç veya iş) gerekiyor: bir duvara veya bir şeye karşı itmek.

Çok yüksek bir viteste itip itiyorsunuz ve hiçbir yere gitmiyorsunuz (hiçbir yere gitmek için çok fazla güç =>% 0 verimlilik).

Çok düşük viteste çok kolay: dirençsiz dönüyorsunuz; sıkma hızınız ~ 120 RPM veya daha düşük bir değerle sınırlıdır; bu nedenle (düşük kuvvet ve sınırlı RPM) ortaya koyduğunuz güçle sınırlısınız (teorik maksimum gücünüzden daha az).

Muhtemelen tüm arazilerde (yukarı, aşağı, seviye) kullanmak isteyebileceğiniz verimli bir ' kadans ' (belki 90 RPM) vardır ve doğru olan şey (viteslerinizi kullanmanın doğru yolu) aşağıdakiler için arazi: a) sabit, verimli bir kadans (örn. 90 RPM) korumak; b) bu ​​kadansta yeterince yüksek bir kuvvet / güç çıkışı bulundurun (örneğin, çok kolay görünüyorsa daha yüksek bir vitese geçin veya çok zorsa, kadansın korunması için daha düşük bir vitese geçin).

Elbette dişli oranı üretebileceğiniz "potansiyel" gücü etkiler. Dik bir tepeye çıkmak için maksimum kas çabasını düşünün. Zincir sürtünmesini ve diğer ikincil etkileri ihmal ederek, kaslarınızın üretebileceği en yüksek güçte en hızlı tepeye çıkacaksınız. Güç = kx tork x kadansının (burada k, güç birimlerini belirleyen bir sabittir (watt, beygir gücü, vb.) Dikkat edin. (kadansınız 0'dır.) 0 kadansta torkunuz olabileceği maksimum değerdedir ve gücünüz 0'dır. Kadansınızı arttırdıkça (dişli oranınızı düşürerek) torkunuz azalır. kadans (güçle orantılı) artar. Dişli oranınızı düşürerek kadansınızı artırmaya devam ettikçe, sonunda enerjisel olarak optimum kadansa (EOC) ulaşacaksınız. EOC'de kaslarınızın üretebileceği güç maksimumdur. Kadansın EOC'nin üzerine çıkarılması, maksimum potansiyel gücünüzü azaltır.

Sonuç: EOC'ye mümkün olduğunca yakın dönmenizi sağlayan dişli oranını seçin. Bu kadansta en hızlı dik tepeye tırmanacaksınız.

Not: Güç ve kadans eğrisi baş aşağı bir parabol gibi görünür. Bu, onun ve onun biyofizik alanındaki diğer birçok konuda çalışması için Nobel Ödülü kazanan Archibald Vivian Hill tarafından yapılan çalışmanın doğrudan bir sonucudur. Ayrıca, maksimum dayanıklılığın muhtemelen EOC'den daha düşük bir kadansta meydana geldiğine dikkat edin.

Burada birkaç faktör vardır, bu nedenle herhangi bir cevap basit değildir. İlk olarak, Leon'un belirttiği gibi, dişli o kadar sert olduğunda hareket edemeyeceğiniz için tekerleklere sıfır güç elde edersiniz. Ve dişli oranı 200 RPM'de döneceğiniz kadar kolay olduğunda tekerleklere kaybolan küçük bir güç elde edersiniz.

Ancak daha da önemlisi, bir süre boyunca ORTALAMA gücü büyük ölçüde kasların nasıl çalıştığına dair ayrıntılara bağlıdır. Öncelikle AEROBIC vs ANAEROBIC egzersizi vardır. Ortalama binici ile, normal kan şekeri ile, yaklaşık 80 RPM'nin üzerindeki herhangi bir sürüş büyük ölçüde aerobik olacak ve yaklaşık 60 RPM'nin altındaki herhangi bir (yarı zorlu) büyük bir anaerobik parçaya sahip olacaktır. Aerobik egzersiz kan şekerini yakar, ancak anaerobik egzersiz kaslarda depolanan glikojeni yakar.

Kısa süreler boyunca (egzersizin ne kadar yoğun olduğuna ve ne kadar kan akışına bağlı olarak ne kadar kısa olduğu) sağlıklı kaslar, kan şekeri kadar glikojeni yakabilir, ancak kaslarda depolanan glikojen miktarı sadece 15-30 dakikalık yüksek yoğunluklu egzersiz (özellikle vücudun glikojen depolarını arttırmaya yönelik eğitim ile bu birkaç saate çıkarılabilir).

Böylece, düşük bir RPM üreten "zor" bir viteste binmek kas glikojenini daha hızlı tüketir ve daha hızlı yorgunluğa yol açar. Ve açıkçası, yoruldukça güç çıkışınız düşer. (Ve elbette, çok "kolay" bir vitesle sürmek aşırı yüksek RPM'lere neden olur ve ortalama sürücünün "optimal" RPM'si genellikle 100'ün altındadır.) "yavaş seğirme" kasları ve diğer bazı faktörler karıştırarak alabilirsiniz. (Kısa, dik bir tepeye vites küçültmeden tırmanmak gibi kısa, yüksek talep edilen durumlar için glikojene ihtiyacınız olduğunu unutmayın. Bazı durumlarda glikojen tamamen tükendiğinde kaslarınızı yaralayabilirsiniz.)

(Ayrıca duyarlı bireylerde sürekli olarak çok zor bir teçhizat kullanarak diz yaralanmasına neden olabileceğini düşünmek gerekir.)

Anladığım kadarıyla olmamalı. En basit açıklama, gücün verim zamanındaki güce eşit olmasıdır (verimlilik, sürtünme, hava direnci, yuvarlanma direnci, ısı vb. Nedeniyle enerji kaybıdır). Vites değiştirmek, içindeki gücü (bu kısım tamamen üzerinizde) değiştirmez ve mekanik verimliliği de değiştirmez. Bu nedenle, güç çıkışı değişmez.

Biraz daha derine inmek gerekirse, güç toplam süre boyunca yapılan toplam iştir ( P_avg = ΔW/Δt). Bu durumda, aynı süreler üzerinde düşünüyoruz, bu yüzden Δtsabit. Dönme bağlamında Wtork (dönme kuvveti) uygulanan süreler açısal hız (dönme hızı) veya W = τθ. Bir dişli, sabit bir iş çıkışı sağlarken sadece tork ve açısal hız arasındaki oranı değiştirir. Başka bir deyişle, daha yüksek bir vitese geçmek iki kat daha fazla tork gerektirebilir, ancak pedalların yarısı kadar hızlı dönecektir. Daha düşük bir vites, iki kat daha hızlı dönmenizi sağlayabilir, ancak torkun yarısını kullanacaksınız. İş çıkışı aynı olduğundan, güç çıkışı aynıdır.

Bu, tekerlek hızını nasıl etkiler? Aynı W = τθşey tekerleklerinizi de etkiler, ancak tersine (tekerlekleriniz geriye doğru görür: dişli çarkınızda pedal çevirip çekmediğinizi ve tekerleklerin alt brakete takılı olup olmadığını hayal edin). Daha düşük bir vites tekerleklere daha fazla tork koyar (yüksek ivmeyi mümkün kılar), ancak buna bağlı olarak düşük açısal hıza (dönüş hızı) sahiptir. Daha yüksek bir vites tekerleklere çok fazla tork koymaz (bu yüzden hızlanmak çok zor), ancak onları deli gibi döndürür. İdeal olarak, mümkün olduğunca yüksek viteste olmak size en yüksek hızı verecektir.

Ancak, insan vücudunun devreye girdiği yer burasıdır. Güç üretmek için iki tamamlayıcı sistemimiz var: daha az güç ancak çok uzun süreler için üreten kardiyovasküler sistem ve yüksek güç üretiminde, ancak kısa bir süre için mükemmel olan kas sistemi. İdeal olarak, sprint yapmadığında, her iki sistemin de sürdürebilecekleri kadar güç üretmesini istersiniz. Bu gücün (eksi verimlilik kayıpları) toplamı toplam güç çıkışınız olacak ve yükseklik değişimi, yuvarlanma direnci ve aerodinamiğiniz, bu çıkışın ne kadarının tork ile mesafe (ve dolayısıyla dişli oranınız) için kullanılacağını belirleyecektir. .

Umarım yardımcı olur.

Hayır, dişli ve kazanç oranları gücü etkilemez. Sürücününkinden farklı olacağını varsayarken, diğer üç değişken eşitse, güç oranı aynı olacaktır. Bu durumda, "daha kolay" bir dişli oranında, kadans aynı tırmanma süresini (hızı) korumak için önemli bir artış gerektirecektir ve sürücü aynı ise, çalışma oranı aynıdır. Pedal çevirme hızındaki artış, daha düşük bir kadanstaki "daha sert" vitese kıyasla watt harcamalarındaki farkı oluşturur.