什么会导致无风一天中的空气阻力变化?


13

我上下班定期上班。我发现,在有些日子里,没有明显的风,我觉得几乎没有空气阻力,而且以极快的速度行驶很容易。没有耳风,这里也相对安静。

在其他没有风的日子里,感觉就像我在喝汤。真的很难加快速度,空气在我耳边非常嘈杂。

我已经与我的同事讨论过,他们经常说,它们在我观察到的同一天具有相同的效果。尽管他们也和我一起朝着同一方向前进,所以我不能排除轻微的逆风引起的差异。

可能的解释:

  • 这些天有轻微的尾风。
  • 在那些我休息或精力充沛的日子里,我可能会觉得这种骑行相对轻松。

还有其他有助于解释的解释吗?高湿度或高压区域?


2
我有时会得到这种“轻松”的效果,但得出的结论是,这种效果会顺风顺水。我什至不觉得这是轻而易举的事……但是当我骑车旅行时,我的骑行通常是循环的,因此,只要我改变方向,我就会感觉到。
PeteH

是的,那是顺风。它实际上是寂静的,因为您紧跟风,并且空气相对于您的移动不大。
安杰洛

Answers:


18

TLDR;假设我的下面的计算是正确的,那么在炎热潮湿天,凉爽干燥天之间的空气阻力大约增加10%。加上轻微但不可察觉的顺风或逆风,可以想象两天之间的巡航速度会相差4-5英里/小时。

空气阻力是骑自行车者在典型巡航速度下必须克服的主要力量。根据一位在线计算器的数据,假设一辆典型的公路自行车,放松的骑行姿势以及18mph的巡航速度,则使用了75%的骑手力量来克服阻力。

根据您的个人资料,您住在澳大利亚的墨尔本,那里基本上是海平面。使用另一个在线计算器,在50˚和0%湿度时的空气密度为1.24kg /m³。在90˚和100%湿度下,空气密度为1.13kg /m³。因此,在炎热干燥的日子里,与炎热潮湿的日子相比,空气阻力大约增加了10%。

根据阻力方程,

F_D = \ frac {1} {2} \ pho v ^ 2 C_d A

阻力与气压成线性比例关系。高出10%的密度等于克服阻力所需的高出10%的力。瞬时功率由公式确定

P(t)= F \ c点v

假设输出功率恒定,并且其中75%的功率专用于克服空气阻力,那么最终会使整体速度降低大约7%(1 / 1.075)。我们从18mph的巡航速度开始,所以简单地说,在寒冷干燥的一天,您的速度将达到18mph的93%,即16.75mph。我想这足以引起注意。

当然,这两天似乎不太可能同时发生。但是,如果您要比较暴风雨前后的午间游乐设施与暴风雨前后几天或几天后的干旱白天的午夜游乐设施,可以想象一下,您可能会以1英里/小时的时差跑偏。

就是说,即使很小的顺风和逆风也会对您的速度产生重大影响。Sheldon的站点上有显示风洞测试的图表。尤其是,

风洞测试

显示出,当风速从5英里每小时的逆风向逆风改变时,以“正常”时速25英里(假定无风)行驶的骑手的风速将从大约22英里每小时提高到28英里每小时。随风速变化,骑手速度的差异似乎是线性的,因此向后推算,即使逆风2mph还是逆风2也会造成3mph差异。这绝对是显而易见的。在风洞中,这些测试不是在滚动阻力下进行的,因此风洞中的25mph可能相当于我们之前在室外道路上假设的18mph。

如果您将这些效果结合起来,然后比较在干燥的夜晚傍晚乘风轻风与在潮湿的白天傍晚乘风轻风的清晨,两天之间的时差为4-5mph。好大


很棒的答案,谢谢。我认为保持恒定速度所需的力量相差10%足以引起注意。大数据。
Mac

这是您的评论中的挑衅,但在恒定速度下功率差接近7.5%,在恒定功率下速度差接近7%。如果您认为这是最好的答案,也不要忘记接受。:)
Stephen Touset

是的,我一直接受...只是花几天时间收集反馈信息:)
Mac

5

在高湿度的日子里,由于H2O含量较高,因此空气质量较轻,这比典型的O2,CO2和N2重量更轻。在高压天,有更多的质量可供您推开。空气温度也起着一定的作用-热空气比冷空气密度低。因此,炎热,低压,高湿度的一天所需要的重量较小。

这些对飞机有很大的影响,但是我不知道骑单车的人是否旅行得足够快以至于可以测量。我相信它更容易察觉到风和您自己的健康(或缺乏健康)


2
我会说这在骑自行车方面有所作为。在奥林匹克赛车场,他们将其加热,以使空气更加稀少,从而使骑自行车的人更快。
robthewolf 2012年

而且,世界纪录的尝试是在高海拔,也可能在温暖的空气中进行的,以尽可能减少空气阻力。差异可能很小,以至于对运动很重要(对于一个世界小时的尝试纪录,一个小时内仅增加一米就可以使成功或失败有所不同),而通勤却可以忽略不计。
Roel Schroeven

2

尽管物理学家告诉我们,我们已经受够了,但许多骑自行车的人至少“意识到”在相对潮湿但凉爽的早晨,风阻更大。

(当然,如果您和您的同事前一天晚上一起出去喝酒,那可能与它有关。)


我大笑第二段
Mac

1

这篇关于滚动阻力的文章还提到:

(我们后来发现温度会极大地影响轮胎的滚动阻力。)

如果更改通常与上述内容完全相同,并且发生的时间和方式相同,则可能会引起很大的变化。

其次,我认为潮湿的路面会引起额外的滚动阻力,因为轮胎在滚动时必须移开或吸一点水。在潮湿甚至潮湿的日子里,我当然可以检测到更多的道路噪音,因此这种能量一定来自某个地方。


我经常发现那几天很少下雨,实际上我似乎走得更快。没那么湿,我就在水坑里骑,但是足够湿,所以所有的坑都充满了水。我的猜测是,水会填满道路上的小洞,这使得即使是较旧的道路也像新的沥青一样。
Kibbee

@Kibbee如果道路上的水与轮胎相互作用,则肯定会减少飞溅到水周围的能量,这比减少道路不平整所节省的能量多。水在相关的速度和力下表现为完全无弹性(在物理意义上),而轮胎的表现为(在物理意义上又是)弹性。因此,您的轮胎将保留水会消散的能量。
cmaster-恢复莫妮卡
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.