不同空气密度下的功率输出

影响空气密度的因素包括：海拔高度，空气温度，空气湿度和大气压。计算器：http：//barani.biz/apps/air-density/

在不同的空气密度下骑行如何影响功率输出和速度？

只是回到这个问题，因为有一些注意事项。

OP仅提及（大气）气压，而未提及海拔高度。我将仅从大气压力开始，然后再回到海拔高度的影响。

在相同高度下典型的大气压力变化以及因此对氧气（O2）的分压的影响并不大，以至于无法让人察觉到其发电的能力，但是，它们足以影响一个人可以达到的速度。给定功率输出。在城镇中的一般骑行中可能并没有那么引人注目，但根据气压的不同，计时赛骑手将能够实现更快或更慢的速度。

同一高度的气压不会发生10％的变化。例如，非常低压的一天（例如，中心低压区为970 hPa的2至3类旋风）与非常高压的（例如1030 hPa的晴天）之间的差仅为6％。

由于您不太可能骑飓风或气旋，因此您实际将要乘坐的条件下的气压波动通常仅为百分之几。即便如此，对于计时赛车手而言，在40公里的航程中，低压天和高压天之间的空气密度差异可能会导致航程时间相差30秒，而其他所有条件都相同。

空气密度的变化可能比仅因气压变化而导致的变化大。空气密度主要是大气压力，空气温度和高度的函数。

空气密度随着大气压的增加而增加，并且随着温度和海拔高度的增加而减少。湿度对空气密度的影响很小（可忽略不计），但是为了完整性，增加湿度会稍微降低空气密度。

海拔高度对表现的影响

正如其他人所说，如果我们考虑海拔高度对骑车性能的影响，则有两个主要因素：

一世。随着海拔升高，氧气分压降低，对您产生可持续电力的能力产生生理影响；以及

ii。随着空气密度的降低，物理学上的影响，这意味着对于相同的功率输出（黄蜂小鸡），可以达到更高的速度。

生理影响

当我们爬到更高的高度并且空气密度下降时，“稀薄的”空气意味着氧气分压的降低，这会对我们可以通过有氧代谢维持的能量输出产生负面影响。根据我们走多高以及个人对海拔的反应，力量损失可能高达20％或更多。

已经有几篇发表的论文研究了海拔高度对有氧运动成绩的影响，并根据这些公式来估算作为海拔函数的力量损失。Peronnet等人于1989年发表的论文中有一篇，Bassett等人于1999年发表的论文中有两篇，分别针对有适应能力和无适应能力的运动员。除此以外，我根据Clark等人2007年的研究得出了第四个公式。相关论文为：

PéronnetF，Bouissou P，Perrault H，Ricci J .： 根据海拔高度和所用材料比较骑车人的时间记录。

Bassett DR Jr，Kyle CR，Passfield L，经纪人JP，伯克ER .：比较自行车世界小时记录， 1967-1996年 ：使用经验数据进行建模。

克拉克SA，波登PC，施密特W，辛格B，G电缆，举证责任KJ，伍尔福德SM，Stanef T，戈尔CJ，Aughey RJ： 急性的影响模拟电源，性能适中的海拔高度和起搏战略训练有素的自行车运动员。

Peronnet等人使用来自实际世界骑行小时记录的经验数据来估算海拔高度对精英骑自行车者的动力输出的影响。估计海拔引起的功率损耗所用的假设可能会有一些误差；特别是由于用于估算每个骑手功率的方法，因为功率和空气阻力的系数均未实际测量。

根据老大卫·巴塞特（David Bassett）博士在Wattage论坛常见问题上的说法，这两个巴塞特（Bassett）等式是从较早的论文中得出的，这些论文研究了海拔对四组训练有素的或精英跑步者的有氧运动性能的影响。因此，尽管这些公式并非来自骑车人，但我们仍可以将这些公式归纳为骑车人有氧运动能力的丧失。

最后，Clark等人的研究通过在200、1200、2200和3200米。他们研究了许多因素，包括最大5分钟的输出功率，相对于200米性能的VO2和总效率，以及次最大VO2和总效率。

我使用这些数据生成了一个类似于Peronnet等人和Bassett等人的公式（它们构成了其他答案之一中列出的表格中的数字）。当然，可以假设1小时的用电量与5分钟的用电量相当。Clark等人指出，VO2峰值的降低幅度要比5分钟最大功率稍大，并且在5分钟最大功率下随海拔高度的总效率没有变化。因此，大概有一些厌氧代谢的贡献。在模拟的3200米处发现有些次最大效率的损失。

在这种情况下，我选择使用5分钟功率的减少而不是VO2峰值的下降作为公式的基础数据，并进行调整以抵消公式的海平面当量，使其与公式相符。 Peronnet等人和Bassett等人。当然，当您查看报告的数据时，在每个模拟海拔高度的测试组中当然会有相当大的变化，因此该公式基于每个模拟海拔高度的组平均值。

公式如下：

x =海拔公里：

Peronnet等人：
海平面功率的比例= -0.003x ^ 3 + 0.0081x ^ 2-0.0381x +1

Bassett等人的高度适应性运动员（在海拔高度上为几周）：海平面功率的比例= -0.0112 x ^ 2 – 0.0190x +1 R ^ 2 = 0.973

Bassett等非高海拔运动员（海拔1-7天）：海平面功率的比例= 0.00178x ^ 3 – 0.0143x ^ 2 – 0.0407x +1 R ^ 2 = 0.974

Simmons基于Clark等人的公式：海平面功率比例= -0.0092x ^ 2 – 0.0323x +1 R ^ 2 = 0.993

并以图表形式显示如下：

现在请记住，这些是每个研究中使用的样本的平均值，并且存在个体差异，因此对任何个体的影响将在此范围内，但可能会有所不同。

物理影响

当然，从性能角度来看，现在您会随着高度的增加而损失动力输出，但是由于较低的空气密度意味着您可以以相同的动力输出（和空气动力学）以更高的速度行驶，因此性能会有所提高。

物理学相当简单，与生理影响不同，它同样适用于每个人。作为示例，我研究了海拔高度对自行车世界时记录物理学的影响，并显示了随着海拔高度的升高空气密度的降低意味着在相同的功率输出下，人可以更快地行驶，或者换句话说，在高度增加时任何给定的速度。

得出这张图表，该图表显示了功率与空气动力学阻力比（W / m ^ 2）和海拔之间的关系，速度范围从47km / h到Chris Boardman的最高记录56.375km / h。

本质上，随着高度的增加，相同速度下的功率与空气阻力的比值会降低。

生理和物理影响的净影响

好吧，当我们将两者结合时，结果如下：

解释起来应该很简单，但是即使如此，我也会提供一些解释。

水平轴是高度，深色垂直线代表世界各地各种轨道的高度。

垂直轴是可达到的海平面速度的比例。

弯曲的彩色线表示使用上面突出显示的每个公式进行的功率降低与空气密度的降低（对于相同功率可实现更高速度）的组合影响。

因此，例如，如果我们查看绿线（Basset等人已适应），这表明随着骑车人增加海拔，他们能够维持更高的速度，直到大约2,900米，而海拔的进一步增加则表明下降功率损失开始超过空气密度的降低，从而达到了可达到的速度。

艾格勒瑞士的赛道比伦敦的速度提高了约1％，而在阿瓜斯卡连特斯骑行的速度提高了2.5％至4％。前往墨西哥城，您可能会获得更多收益，但如图所示，曲线开始趋于平缓，因此风险v奖励平衡向着风险更高的方向倾斜。

因此，海拔高度代表了良好的收益，但随着空气变得越来越稀薄，收益递减。当您到达2,000米以上时，速度增益开始逐渐减小，最终开始减小，这意味着存在“最佳点”高度。

请注意，其中有一些但最重要的是：

• 任何人的最佳位置高度将取决于他们对高度的反应

• 绘制的线代表所研究的运动组的平均值；

• 所使用的公式的有效范围有限，而绘制的线超出了范围；

• 这些不是要考虑的唯一性能因素，而是最重要的两个。

我怀疑对于许多人来说，表现随高度的下降可能会比此处建议的急剧得多。但是，即使您对海拔高度的个人反应在范围的较低端，也适用相同的原则，并且很难想象为什么有人会建议从性能角度来看，至少驶向中等海拔高度是一个坏主意。

如果您想阅读更多内容，我将在以下三个博客文章中介绍这些问题：

http://alex-cycle.blogspot.com.au/2014/09/wm2-altitude-and-hour-record.html

http://alex-cycle.blogspot.com.au/2014/12/wm2-altitude-and-hour-record-part-ii.html

http://alex-cycle.blogspot.com.au/2015/06/wm2-altitude-and-hour-record-part-iii.html

可以在Training Peaks博客上的有趣文章中找到以下图表。由此您应该能够相应地调整功率水平。

功率确实会随着高度的增加而下降。但是偏移是空气密度平行降低（达到一定程度）。这就是为什么要在高空尝试许多小时记录的原因。最佳显然是3500m。因此，速度的增加大于动力的损失。因此，拉巴斯（玻利维亚）的赛车场在3400m处和墨西哥城的赛车场在2230m处很受欢迎。

相对于轮胎压力和滚动阻力的概念，最近有一篇文章揭穿了关于高轮胎压力的神话，指出高轮胎压力的振动所产生的能量损失意味着较低的轮胎压力实际上比“正常”轮胎要快。路面。

http://www.wolfgang-menn.de/altitude.htm