|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
PENGANGKUTAN PERIBADI: TANAH, AIR, UDARA
Mengenai kecekapan basikal. Pengangkutan peribadi
Buku Panduan / Pengangkutan peribadi: darat, air, udara Kecekapan basikal, secara biologi dan mekanikal, adalah sangat tinggi. Para penyelidik mengira bahawa dari segi jumlah tenaga yang perlu dibelanjakan oleh seseorang untuk menempuh jarak tertentu, basikal adalah kenderaan bergerak sendiri yang paling cekap. Dari sudut pandangan mekanikal, sehingga 99% tenaga dipindahkan dari pedal ke roda, walaupun penggunaan mekanisme anjakan gear dapat mengurangkan jumlah ini sebanyak 10-15%. Dari segi nisbah muatan yang boleh dibawa oleh basikal kepada jumlah berat, basikal juga merupakan alat yang paling cekap untuk mengangkut barang. Kecekapan tenaga Seseorang yang menunggang basikal pada kelajuan rendah hingga sederhana (16-24 km/j) menggunakan jumlah kuasa yang sama yang diperlukan untuk berjalan, jadi basikal adalah pengangkutan awam paling cekap tenaga yang ada. Seretan aerodinamik, yang meningkat kira-kira dengan kuasa dua kelajuan, memerlukan lebih banyak kuasa berbanding dengan kelajuan kerana fakta bahawa apabila kelajuan basikal meningkat, kuasa yang diperlukan meningkat dengan cara padu, kerana kuasa adalah sama dengan kelajuan masa daya: P = F * v (Rajah 1.). Basikal di mana penunggang berada dalam kedudukan baring dipanggil ligerad (secara alternatif dipanggil rickambent), dan jika basikal itu mempunyai fairing aerodinamik yang digunakan untuk mencapai seretan aerodinamik yang sangat rendah, maka ia dipanggil penyelaras. Plot kuasa yang diperlukan berbanding kelajuan basikal
Pada permukaan yang keras dan rata, seseorang dengan berat 70 kg memerlukan kira-kira 30 watt tenaga untuk bergerak pada kelajuan 5 km/j. Orang yang sama di atas basikal, berada di permukaan yang sama dan menggunakan kuasa yang sama, boleh bergerak pada kelajuan purata 15 km/j, supaya penggunaan tenaga dalam kcal/(kg*km) akan menjadi lebih kurang tiga kali ganda. Nombor berikut biasanya digunakan: 1.62 kJ/(km*kg) untuk berbasikal, 3.78 kJ/(km*kg) untuk berjalan/berlari, 16.96 kJ/(km*kg) untuk berenang. Penunggang basikal amatur lazimnya boleh menghantar 3W/kg selama lebih sejam (cth. sekitar 210W untuk penunggang 70kg), amatur teratas boleh menyampaikan 5W/kg dan atlet elit boleh mencapai 6W/kg dalam tempoh masa yang sama. Penunggang basikal trek pecut elit dapat mencapai tahap kuasa puncak secara ringkas sekitar 2000 watt, atau lebih daripada 25 watt/kg; penunggang basikal jalan raya elit boleh mencapai kuasa puncak jangka pendek daripada 1600 watt kepada 1700 watt untuk letupan segera ke garisan penamat pada akhir perlumbaan jalan raya selama lima jam. Walaupun apabila bergerak pada kelajuan sederhana, kebanyakan tenaga dibelanjakan untuk mengatasi seretan aerodinamik, yang meningkat dengan kuasa dua kelajuan. Oleh itu, kuasa yang diperlukan untuk mengatasi rintangan udara meningkat dengan kiub kelajuan. Kelajuan berbasikal biasa Kelajuan biasa untuk basikal berkisar antara 15 hingga 30 km/j. Pada basikal lumba pantas, purata penunggang boleh menunggang pada 50 km/j di atas tanah rata untuk jangka masa yang singkat. Kelajuan tertinggi yang direkodkan secara rasmi untuk kenderaan yang dipandu oleh tenaga otot semasa memandu di atas permukaan rata dalam cuaca tenang dan tanpa bantuan luar (iaitu tiada kereta atau motosikal yang bergerak di hadapan kenderaan) ialah 133,284 km/j. Rekod ini dibuat oleh Sam Whittingham pada tahun 2009 di Varna. Pada tahun 1989, semasa berlumba merentasi Amerika, sekumpulan kenderaan berkuasa otot melintasi Amerika Syarikat dalam masa 6 hari sahaja. Kelajuan tertinggi yang direkodkan secara rasmi apabila menunggang basikal dengan penunggang tegak biasa, semua perkara lain adalah sama, adalah 82,52 km / j dalam jarak lebih daripada 200 meter. Rekod ini dicatatkan pada tahun 1986 oleh Jim Glover pada basikal "Multon AM7" di simposium saintifik antarabangsa ketiga untuk kenderaan berkuasa otot di Vancouver. Berat berbanding kuasa Satu pertandingan besar diadakan untuk mengurangkan berat basikal lumba melalui penggunaan bahan dan komponen moden. Selain itu, roda moden mempunyai galas geseran rendah dan ciri lain untuk mengurangkan seretan, tetapi dalam ujian kami, komponen ini mempunyai sedikit atau tiada kesan ke atas prestasi basikal apabila menunggang di atas jalan yang rata. Contohnya, mengurangkan berat basikal sebanyak 0,45 kg akan mempunyai kesan yang sama dalam ujian masa 40 km di atas jalan yang rata seperti mengeluarkan sebarang tonjolan yang mempunyai kawasan airfoil sebesar pensel. Selain itu, Kesatuan Berbasikal Antarabangsa menetapkan had berat minimum basikal yang dibenarkan untuk berlumba, bagi mengelakkan basikal dibuat nipis sehingga tidak selamat digunakan. Atas sebab ini, dalam pembangunan model basikal terkini, segala usaha telah diarahkan untuk mengurangkan seretan aerodinamik dengan menggunakan tiub berbentuk aerodinamik, jejari rata pada roda, dan menggunakan bar hendal supaya kedudukan batang tubuh penunggang dan tangannya akan mempunyai. seretan aerodinamik yang minimum. Perubahan ini boleh menjejaskan prestasi dengan ketara, mengurangkan masa untuk melengkapkan jarak. Berat yang kurang menghasilkan penjimatan masa yang besar apabila menunggang bukit di kawasan berbukit. Tenaga kinetik roda berputar Pertimbangkan tenaga kinetik dan "jisim berputar" basikal untuk mengkaji kesan tenaga putaran berbanding jisim tidak berputar. Tenaga kinetik objek dalam gerakan translasi ditentukan oleh formula E=0.5mv2 Di mana E - tenaga dalam joule, m - jisim dalam kilogram, v - kelajuan, m / s. Untuk jisim berputar (contohnya, untuk roda), tenaga kinetik putaran ditakrifkan sebagai E=0.5Iω2 Di mana I ialah momen inersia, ω ialah halaju sudut dalam radian sesaat. Untuk roda dengan semua jisimnya terletak di pinggir luar (kami menggunakan anggaran ini untuk roda basikal), momen inersia ialah I=0.5mr2 Di mana r ialah jejari dalam meter. Halaju sudut berkaitan dengan kelajuan hadapan dan jejari tayar. Sekiranya tidak ada gelinciran, maka halaju sudut akan ditentukan oleh formula: ω=v/T apabila jisim berputar bergerak di sepanjang jalan, maka jumlah tenaga kinetik adalah sama dengan jumlah tenaga kinetik pergerakan translasi dan putaran: E=0.5mv2 + 0.5Iω2 Menggantikan I dan ω ke dalam ungkapan sebelumnya, kita perolehi E=0.5mv2 +0.5mr2 *v2/r2 Istilah r2 dibatalkan, dan sebagai hasilnya kita memperoleh ungkapan E=0.5mv2 +0.5mv2 = mv2 Dengan kata lain, tenaga kinetik jisim berputar roda adalah dua kali lebih banyak daripada tenaga jisim pegun basikal. Terdapat beberapa kebenaran dalam pepatah lama, "Sepaun dari roda sama dengan 2 paun dari bingkai." Ini semua bergantung, sudah tentu, pada seberapa tepat gelung nipis adalah model anggaran roda basikal. Pada hakikatnya, keseluruhan jisim tidak boleh tertumpu pada rim roda. Sebagai perbandingan, ekstrem yang lain ialah roda yang jisimnya diagihkan sama rata ke seluruh cakera. Dalam kes ini I = 0.5mr2, dan oleh itu jumlah tenaga kinetik yang terhasil menjadi sama dengan E = 0.5mv2 +0.25mv2 = 0.75mv2. Mengurangkan berat roda sebanyak satu kilogram adalah bersamaan dengan mengurangkan berat rangka basikal sebanyak 1,5 kg. Parameter kebanyakan roda basikal sebenar akan berada di suatu tempat di tengah-tengah antara kedua-dua ekstrem ini. Satu lagi pengambilan menarik daripada persamaan ini ialah untuk roda basikal yang tidak tergelincir apabila bergerak, tenaga kinetik adalah bebas daripada jejarinya. Dengan kata lain, kelebihan roda 650mm adalah beratnya yang rendah, bukan diameternya yang lebih kecil, seperti yang sering didakwa. Tenaga kinetik untuk jisim berputar lain pada basikal adalah sangat kecil berbanding dengan tenaga kinetik roda. Sebagai contoh, jika anda mengayuh pada kira-kira 1/5 kelajuan roda, maka tenaga kinetiknya adalah kira-kira 1/25 (seunit berat) tenaga roda. Oleh kerana pusat jisim mereka bergerak di sepanjang jejari yang lebih kecil, tenaga mereka dikurangkan lagi. Tukar kepada kilokalori Dengan mengandaikan roda berputar boleh dianggap sebagai jumlah jisim rim dan tayar, ditambah lagi dengan 2/3 jisim jejari, ini semua berpusat pada rim/tayar. Untuk penunggang 82kg pada basikal 8kg (jumlah berat ialah 90kg) pada 40km/j, tenaga kinetik ialah 5625joule untuk penunggang ditambah 94joule untuk roda berputar (1,5kg ialah jumlah berat rim, tayar dan jejari). Menukar joule kepada kilokalori (untuk ini anda perlu mendarabkan joule dengan 0,0002389), kita mendapat 1,4 Kcal (ini adalah kalori makanan). 1,4 kcal itu ialah jumlah tenaga yang diperlukan untuk mempercepatkan basikal daripada terhenti, atau yang hilang sebagai haba apabila membrek ke hentian penuh. 1,4 kilokalori ini cukup untuk memanaskan 1 kg air sebanyak 1,4 darjah Celsius. Memandangkan kapasiti haba aluminium ialah 21% daripada air, jumlah tenaga ini cukup untuk memanaskan rim 800 gram yang diperbuat daripada aloi aluminium sebanyak 8°C semasa berhenti pantas. Rim tidak menjadi sangat panas apabila berhenti di jalan yang rata. Untuk mengira perbelanjaan tenaga penunggang basikal, faktor kecekapan diambil sebagai 24%, menghasilkan 5,8 kcal diperlukan untuk mempercepatkan basikal dan penunggang ke kelajuan 40 km / j, yang mengambil kira-kira 0,5% tenaga yang diperlukan untuk menunggang. pada kelajuan 40 km/j selama sejam. Perbelanjaan tenaga ini akan berlaku dalam 15 saat, pada kadar lebih kurang 0,4 kcal sesaat, manakala pemanduan mantap pada 40 km/j memerlukan 0,3 kilokalori sesaat. Kelebihan roda ringan Kelebihan basikal ringan, dan terutamanya roda ringan, berkenaan dengan tenaga kinetik ialah tenaga kinetik hanya mula menunjukkan kesannya apabila kelajuan basikal berubah, jadi terdapat dua kes di mana roda ringan berfaedah: dalam pecut dan semasa berunding. pusingan ketat.dalam kriteria. Dalam pecutan 250 m sambil bergerak pada kelajuan 36 hingga 47 km / j, dengan basikal dan atlet seberat 90 kg, ditambah lagi 1,75 kg berat roda (rim, tayar, jejari), tenaga kinetik meningkat sebanyak 6360 joule (6,4 .500 kcal). Jika kita mengurangkan jumlah berat rim, tayar dan jejari sebanyak 35 g, maka tenaga kinetik ini akan berkurangan sebanyak 1 J (1,163 kcal = 500 watt-jam). Kesan penjimatan berat ini terhadap kelajuan atau jarak perjalanan agak sukar untuk dikira, anda perlu tahu kuasa yang dibangunkan oleh atlet dan panjang jarak pecut. Pengiraan menunjukkan bahawa mengurangkan berat roda sebanyak 0,16 gram akan memberikan pelari pecut keuntungan dalam masa 188 saat, dan keuntungan dalam jarak perjalanan 0,05 cm. Jika roda dibuat aerodinamik, maka keuntungan akan menjadi 40 km/ h pada kelajuan 0,6 km/j , faedah daripada pengurangan berat akan diabaikan berbanding faedah yang diperoleh daripada bentuk aerodinamik roda. Sebagai perbandingan, tayar basikal aerodinamik terbaik memberikan keuntungan kira-kira 40 km/j pada kelajuan 500 km/j, jadi dalam pecutan ia berbaloi menggunakan satu set roda aerodinamik seberat XNUMX g atau kurang. Dalam kriterium (perlumbaan litar kumpulan), penunggang selalunya mula memecut dengan pantas selepas melepasi setiap selekoh. Jika penunggang basikal mesti brek sebelum melepasi setiap selekoh (bukan pantai untuk memperlahankan), maka tenaga kinetik yang ditambah dengan setiap pecutan hilang sebagai haba semasa brek. Apabila perlumbaan kriteria di medan rata pada 40 km/j, dengan satu pusingan sepanjang 1 km dan setiap pusingan mempunyai 4 pusingan, kehilangan kelajuan pada setiap pusingan ialah 10 km/j. Tempoh perlumbaan adalah satu jam, berat penunggang ialah 80 kg, basikal adalah 6.5 kg, rim, roda dan jejari seberat 1.75 kg, dalam perlumbaan ini anda perlu mengatasi 160 pusingan. Ini memerlukan tambahan 387 kcal kepada 1100 kcal yang diperlukan untuk memandu pada kelajuan tetap untuk jarak yang sama. Mengurangkan berat roda sebanyak 500 g akan mengurangkan jumlah penggunaan tenaga badan sebanyak 4,4 kcal. Jika penambahan 500g berat tambahan pada roda menghasilkan pengurangan 0,3% dalam seretan aerodinamik (yang diterjemahkan kepada peningkatan kelajuan 0,03 km/j apabila memandu pada 40 km/j), maka pembakaran kalori untuk mengimbangi berat tambahan akan diimbangi oleh pengurangan seretan aerodinamik. Satu lagi tempat di mana roda yang lebih ringan boleh membuat perbezaan yang besar ialah semasa menunggang bukit. Anda juga boleh mendengar ungkapan seperti "roda ini menambah kelajuan 0,5-1 km / j", dan lain-lain. Daripada formula untuk mengira kuasa, ia berikutan bahawa 450 gram jisim yang disimpan akan memberikan peningkatan sebanyak 0,1 km / j kepada kelajuan apabila memandu mendaki bukit dengan kecondongan 4°, malah penjimatan 1,8 kg berat akan memberikan peningkatan kelajuan hanya 0,4 km/j bagi seorang atlet ringan. Jadi, apakah kesan positif yang ketara dalam mengurangkan berat roda? Ada yang mencadangkan bahawa tidak ada penjimatan, tetapi terdapat "kesan plasebo". Ia juga telah dicadangkan bahawa perubahan kelajuan dengan setiap lejang pedal semasa memandu menaiki bukit menerangkan kelebihan yang terhasil. Walau bagaimanapun, tenaga dipelihara semasa perubahan dalam kelajuan - semasa fasa mengayuh basikal memecut sedikit, manakala tenaga kinetik terkumpul, dan dalam "zon mati" semasa mengayuh titik atas lejang, basikal menjadi perlahan, supaya tenaga kinetik dipulihkan. Oleh itu, peningkatan dalam jisim berputar boleh mengurangkan sedikit variasi dalam kelajuan basikal, tetapi ia tidak meningkatkan keperluan tenaga tambahan. Basikal yang lebih ringan mendaki dengan lebih mudah, tetapi kesan "jisim berputar" hanya menjadi masalah semasa pecutan pantas, dan walaupun ia kecil. Penjelasan Penjelasan teknikal yang mungkin untuk faedah yang dituntut secara meluas bagi komponen ringan secara umum, dan roda ringan khususnya, adalah seperti berikut: 1. Kemenangan ringan dalam perlumbaan di mana terdapat pendakian yang ketara kerana basikal yang lebih berat tidak dapat mengimbangi tenaga yang hilang menuruni bukit atau rata: penunggang basikal yang lebih ringan hanya mendarat. Di samping itu, jika dua penunggang basikal yang sama pada basikal berat dan ringan serentak mencapai titik terbawah selepas mendaki ke garisan penamat, maka semua kelebihan beralih kepada basikal ringan. Ini tidak berlaku dalam ujian masa berbukit (atau menunggang solo), di mana kelebihan roda yang lebih berat tetapi lebih aerodinamik dengan mudah mengimbangi jarak yang hilang semasa pendakian. 2. Basikal ringan memenangi larian pecut kerana ia lebih mudah untuk memecut. Tetapi ambil perhatian bahawa roda aero yang lebih berat memberikan peningkatan kelajuan yang ketara, dan untuk sebahagian besar perlumbaan, pelari pecut memecut sedikit tetapi menghabiskan sebahagian besar usahanya untuk mengatasi seretan aerodinamik. Dalam banyak situasi pecut, tayar yang lebih berat tetapi lebih aerodinamik boleh membantu menang. 3. Berat ringan memberikan kelebihan kriteria kerana pecutan berterusan selepas setiap pusingan. Tayar yang lebih berat tetapi lebih aerodinamik menawarkan sedikit kelebihan kerana penunggang berada dalam kumpulan pada kebanyakan masa. Penjimatan tenaga daripada roda ringan adalah minimum, tetapi ia boleh menjadi lebih penting kerana otot kaki perlu melakukan usaha tambahan setiap kali anda mengayuh. Terdapat dua penjelasan "bukan teknikal" untuk kesan ringan. Pertama, terdapat kesan plasebo. Memandangkan penunggang basikal merasakan bahawa dia berada pada basikal yang lebih baik (lebih ringan), dia mengayuh lebih kuat dan oleh itu menunggang lebih laju. Penjelasan kedua, bukan teknikal ialah kejayaan harapan ke atas pengalaman penunggang basikal - kerana berat basikal yang lebih ringan tidak meningkatkan kelajuannya dengan ketara, tetapi penunggang basikal berpendapat dia melaju lebih laju. Kadang-kadang ini disebabkan oleh kekurangan data sebenar, seperti apabila penunggang basikal mengambil masa dua jam untuk mendaki bukit dengan basikal lamanya, tetapi pada basikal baharunya dia melakukannya dalam 01:50. Faktor-faktor seperti kesesuaian penunggang basikal dengan basikal semasa dua pendakian ini, sama ada cuaca panas atau berangin, arah angin bertiup, bagaimana perasaan penunggang dan sebagainya tidak diambil kira. Penjelasan lain, tentu saja, boleh menjadi faedah pemasaran yang berkaitan dengan mempromosikan idea penurunan berat badan. Lagipun, hujah "peningkatan penggunaan tenaga otot" adalah satu-satunya yang boleh menyokong manfaat yang didakwa roda ringan dalam situasi di mana pecutan pantas diperlukan. Hujah ini perlu menyatakan bahawa jika penunggang basikal sudah berada pada had usaha pada setiap hentakan atau setiap lejang pedal, maka jumlah kecil kuasa tambahan yang diperlukan untuk mengimbangi berat tambahan akan menjadi beban fisiologi yang ketara. Tidak jelas sama ada penyataan ini benar, tetapi ia adalah satu-satunya penjelasan untuk faedah yang didakwa pengurangan berat roda (berbanding dengan pengurangan berat untuk basikal yang lain). Untuk pecutan ini, tidak ada bezanya sama ada roda telah menjadi lebih ringan sebanyak setengah kilogram atau berat basikal dan atlet telah menjadi lebih ringan sebanyak satu kilogram. Keajaiban roda ringan (berbanding pengurangan berat di mana-mana bahagian lain basikal) sukar dilihat.
Kandungan alkohol bir hangat
07.05.2024 Faktor risiko utama untuk ketagihan perjudian
07.05.2024 Kebisingan lalu lintas melambatkan pertumbuhan anak ayam
06.05.2024
▪ Peranti Feelreal akan melengkapkan topi keledar VR dengan penjana bau ▪ Kamera pemuka Parkcity DVR HD 450 dengan dua kamera HD Penuh ▪ Chromebook Samsung Galaxy Chromebook 2 360
▪ bahagian tapak Alat dan mekanisme untuk pertanian. Pemilihan artikel ▪ Pasal tumit Achilles. Ungkapan popular ▪ Artikel Apakah sukan yang dianggap Olimpik? Jawapan terperinci ▪ Pasal Pendandan Rambut. Arahan standard mengenai perlindungan buruh ▪ artikel Kebakaran LED pantas (pilihan 2). Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik
Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web
www.diagram.com.ua |
Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian 
Lihat artikel lain bahagian 
Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:
Semua bahasa halaman ini