Stel dat ik met een cadans van 50RPM 10 minuten rijd met een versnelling van 39x23 op een heuvel met een helling van 10%. Is er een eenvoudige formule om het benodigde vermogen te berekenen?
Je geeft niet genoeg informatie in je specifieke vraag (dat wil zeggen “50RPM voor 10 minuten met 39x23 met 10% heuvel”) om een volledig antwoord in absolute termen te geven, maar als we aannemen dat je op een standaard 700c fiets rijdt is er genoeg informatie om een goede inschatting te maken in relatieve termen.
Eerst geef ik een kort antwoord, dan een vuistregel die eenvoudig te berekenen is en je binnen ongeveer 10% brengt, dan een langer gedetailleerd antwoord.
Het korte antwoord op je vraag, in relatieve termen, is ~ 3 watt/kg totale massa. Om dat om te zetten naar totale absolute Watt, hoef je alleen maar 3 watt / kg totale massa (in kg) te vermenigvuldigen voor jou, je fiets en al het materiaal dat je bij je hebt. Bijvoorbeeld, als je 70 kg weegt en je fiets en al zijn uitrusting samen wegen nog eens 10 kg, dan duurt het ongeveer 3 * (70+10) = 240 watt. Als je 70 kg weegt, zou dat betekenen dat je 240/70 = ~ 3,4 watt / kg lichaamsgewicht moet produceren. Om dat in de juiste context te plaatsen: 3,4 watt / kg gedurende 10 minuten is geen slechte hoeveelheid vermogen voor een recreatieve fietser; op een normale wandeling op een vlakke ondergrond ligt het gemiddelde van mensen rond de 1 watt / kg, terwijl een pro-fietser gemiddeld meer dan 5 watt / kg gedurende een uur zou kunnen produceren. Er is geschat dat Lance Armstrong iets meer dan 6 watt / kg produceerde gedurende 40 minuten bij het beklimmen van Alpe d'Huez tijdens de Tour de France.
Een vuistregel om snelheid om te zetten in vermogen op steile hellingen is dit: Op een steile helling vermenigvuldigt u de helling van de heuvel met uw snelheid in km/h, dan met ~ 3. Als u uw snelheid in mph meet, vermenigvuldigt u deze met 5 in plaats van 3. Dat geeft je een schatting van de watt/kg die je nodig hebt om te produceren. Bijvoorbeeld, als je een heuvel van 10% in een 39/23 versnelling met 50 omwentelingen per minuut beklimt op een standaardfiets, dan rijd je met ~ 11 km/u (of ongeveer 6,5 km/u). Dus 10% 11 km/u = 1,1, en 1,1 km/u 3 = 3,3 watt / kg. Of, als je de snelheid meet in mph, 10% 6.5 mph = .65, en .65 5 = 3.25 watt / kg. In principe hoef je voor deze vuistregel alleen maar het getal 3 te onthouden als je snelheid in km/h meet, of 5 als je snelheid in mph meet.
Hoe heb ik je cadans in een bepaalde versnelling naar snelheid omgerekend? Op een standaard fiets van normale grootte heeft het “700c” achterwiel een omtrek ~ 2100mm (= ~ 2,1 meter). Als je met 50 rpm door een 39/23 versnelling trapte, dan (50 rpm) * (60 minuten/uur) * (2,1 meter) = ~ 10700 meter/uur, of 10,7 km/h, of 6,6 mph.
En nu, de volledigere uitleg. De vergelijking om snelheid om te zetten in vermogen is goed begrepen. Het totaal gevraagde vermogen bestaat uit vier delen:
Total power = power needed to overcome rolling resistance +
power needed to overcome aerodynamic resistance +
power needed to overcome changes in speed (kinetic energy) +
power needed to overcome changes in elevation (potential energy)
. Daarvan is het eenvoudigste stuk het vermogen dat nodig is om veranderingen in de hoogte te overwinnen, wat in dit geval gelukkig is wat je vraagt. Op een steile helling is je snelheid laag en zijn de aërodynamische en andere weerstandskrachten meestal klein ten opzichte van het klimgedeelte. Het vermogen dat nodig is om de verandering in potentiële energie te verklaren is simpel:
watt (PE) = helling * snelheid in meters/sec * totale massa * 9,8 m/sec^2
watt/kg = helling * snelheid in meters/sec * 9,8 m/sec^2
dus, alles wat we nodig hebben is om snelheid in m/s te krijgen. Als je een fietscomputer hebt die in km/h leest, moet je km/h delen door 3,6 om m/s te krijgen en vermenigvuldigen met 9,8. Als uw fietscomputer mph inleest, deel mph dan door 2.25 en vermenigvuldig met 9.8. Als u dit doet, zult u zien dat de resulterende constanten ongeveer 3 (voor km/h) en 5 (voor mph) zijn, zoals aangegeven in de vuistregel hierboven.