Kalkulator mocy wytwarzanej na rowerze

Nasz kalkulator mocy wytwarzanej na rowerze jest narzędziem przeznaczonym dla wszystkich pasjonatów kolarstwa. Z jego pomocą możesz zbadać zależność między wytwarzaną mocą a różnymi parametrami, takimi jak prędkość, pozycja na rowerze, nachylenie trasy lub rodzaj nawierzchni. Na przykład, możesz dowiedzieć się, ile mocy możesz zaoszczędzić, zmieniając opony terenowe na szosowe.

Dzięki temu kalkulatorowi mocy wytwarzanej na rowerze możesz wreszcie porównać dwóch rowerzystów o zasadniczo różnych stylach jazdy — na przykład rowerzystę szosowego, który nigdy nie zsiada z roweru z oponami typu slick i entuzjastę MTB, który lubi hardkorowe przygody w terenie.

Kalkulator mocy wytwarzanej na rowerze oblicza moc, którą wytwarzasz nogami, aby rozpędzić rower. Możesz myśleć o tym jako o ostatecznym mierniku swoich umiejętności rowerowych: im więcej mocy jesteś w stanie wytworzyć, tym lepszym jesteś rowerzystą.

Wspomniana moc mierzona jest w watach. Jeden wat odpowiada jednemu dżulowi energii wytwarzanej w każdej sekundzie.

Nasz kalkulator mocy kolarskiej opiera się na modelu opisanym szczegółowo w anglojęzycznym artykule Co mnie spowalnia? Szacowanie oporów toczenia podczas jazdy na rowerze. Zakłada on, że wytwarzana przez ciebie moc jest równa sumie oporów, które musisz pokonać, pomnożonej przez twoją prędkość. Dodatkowo bierzemy pod uwagę straty mocy.

Stosowany przez nas wzór na wytwarzaną w trakcie jazdy moc wygląda następująco:

gdzie:

• $P$ — twoja moc;
• $F_\mathrm{g}$ — siła oporu spowodowana grawitacją;
• $F_\mathrm{r}$ — siła oporu toczenia;
• $F_\mathrm{a}$ — opór powietrza;
• $v$ — twoja prędkość w m/s; oraz
• $\text{strata}$ — procentowa utrata mocy.

W kolejnych rozdziałach przyjrzymy się bardziej szczegółowo każdemu składnikowi tego równania.

Jeśli jedziesz pod górę, musisz pokonać siłę grawitacji. Oczywiście, jeśli jedziesz w dół, grawitacja będzie ci pomagać, sprawiając, że przyspieszysz bez dodatkowego wysiłku.

Siłę grawitacji można obliczyć w następujący sposób:

gdzie:

• $F_\mathrm{g}$ — siła oporu spowodowana grawitacją;
• $g$ — przyspieszenie grawitacyjne, równe $9,\!80665\ \text{m}/\text{s}^2$;
• $\text{nachylenie}$ — nachylenie wzgórza, wyrażone w procentach (dodatnie dla jazdy pod górę i ujemne dla jazdy w dół);
• $M$ — twoja waga w kg; oraz
• $m$ — waga roweru i dodatkowego osprzętu, również w kg.

Kolejnym czynnikiem, który niewątpliwie cię spowolni, jest tarcie między oponą a nawierzchnią (odwiedź nasz kalkulator tarcia). Im gładsza droga i gładsze opony, tym mniejsze tarcie.

Wzór na opór toczenia to:

gdzie:

• $F_\mathrm{r}$ — opór toczenia; oraz
• $C_\mathrm{rr}$ — współczynnik oporu toczenia.

Szacunki dotyczące współczynnika oporu toczenia $C_\mathrm{rr}$ w naszym kalkulatorze opierają się na ustaleniach naukowców z Uniwersytetu Pretorii i Uniwersytetu Reims Champagne Ardenne:

Trzecim składnikiem równania mocy jest opór aerodynamiczny. Jest to siła oporu powietrza. W przeciwieństwie do poprzednich dwóch składników, jest ona zależna od prędkości podniesionej do potęgi drugiej — im szybciej się poruszasz, tym większy opór powietrza zwalczasz. Oznacza to, że im szybciej jedziesz, tym trudniej jest utrzymać prędkość.

Opór powietrza można obliczyć według poniższego wzoru:

gdzie:

• $F_\mathrm{a}$ — opór powietrza;
• $C_\mathrm{d}$ — współczynnik oporu;
• $A$ — twoja powierzchnia czołowa;
• $\rho$ — gęstość powietrza;
• $v$ — twoja prędkość; oraz
• $w$ — prędkość wiatru (dodatnia dla wiatru czołowego i ujemna dla wiatru tylnego).

Powszechne jest szacowanie wartości $C_\mathrm{d} \cdot A$ zamiast określania każdego z nich osobno. Używamy wartości sugerowanych przez Askera E. Jeukendrupa w jego książce High Performance Cycling:

Pozycje są następujące:

• Góra — dłonie oparte na górnej, prostej części kierownicy.
• Hamulce — dłonie oparte na górnej części kierownicy, z palcami ułożonymi na hamulcach.
• Barany — dłonie oparte na zakrzywieniu opuszczonej lub zakrzywionej części kierownicy.
• Aerobary — dłonie chwytają dodatkową kierownicę z przodu roweru triathlonowego.

Dodatkowo nasz kalkulator mocy wytwarzanej na rowerze szacuje gęstość powietrza na danej wysokości nad poziomem morza (n.p.m.) zgodnie ze wzorem barometrycznym:

gdzie:

• $\rho$ — gęstość powietrza;
• $\rho_0$ — gęstość powietrza na poziomie morza, równa $1,\!225\ \text{kg}/\text{m}^2$;
• $M_0$ — masa molowa powietrza na Ziemi, równa $0,\!0289644\ \text{kg}/\text{mol}$;
• $h$ — wysokość nad poziomem morza (Różnica terenu);
• $R$ — uniwersalna stała gazowa dla powietrza, równa $8,\!3144598\ \text{N⋅m}/\text{(mol⋅K)}$; oraz
• $T_0$ — standardowa temperatura równa $288,\!15\ \text{K}$.

Po podstawieniu stałych możemy uprościć to równanie do:

Nie cała moc, którą wytwarzasz podczas jazdy na rowerze, jest przenoszona bezpośrednio na koła. Część z niej jest tracona z powodu oporu łańcucha lub zębatek.

Nasz kalkulator zakłada stałą stratę 1,5% na zębatkach. Straty na łańcuchu zależą od jego stanu:

• $3\%$ dla nowego, dobrze nasmarowanego łańcucha;
• $4\%$ dla suchego łańcucha (na przykład, gdy smar został zmyty przez deszcz); i
• $5\%$ dla suchego łańcucha, który jest tak stary, że uległ wydłużeniu.

Możesz sprawdzić ten artykuł na temat odporności mechanicznej rowerów, aby uzyskać więcej informacji na temat strat mocy.

Teraz już wiesz, ile mocy wyprodukujesz, jeżdżąc rowerem — ale co dokładnie oznacza ta liczba? Poniższa tabela zawiera przegląd stosunku mocy do masy (moc, którą można wytworzyć na kilogram wagi ciała) w różnych okresach czasu, opracowany przez dra Andrew Coggana.

Dla rowerzysty moc jest prawdopodobnie najbardziej użyteczną informacją, jaką możesz uzyskać. Znając swoją moc, możesz dowiedzieć się o swojej wydajności, zdrowiu, a nawet stanie swojego ciała. Spośród wszystkich tych wartości, najpopularniejsze jest zużycie kalorii.

Kalorie są nie tylko powszechnym sposobem mierzenia poziomu aktywności, ale także pomagają lepiej planować odżywianie i zapewniają miarę, dzięki której możesz wyznaczać cele, czy to utratę tłuszczu, poprawę sprawności, czy budowanie mięśni.

Z tego powodu dodaliśmy funkcję w trybie zaawansowanym (ang. advanced mode), która pozwala oszacować kalorie spalone podczas jazdy. Jest to bardzo prosty proces, ponieważ moc i energia są powiązane jedną wartością: czasem, który upłynął.

Kiedy mówimy o człowieku wykonującym jakąś pracę, musimy również wziąć pod uwagę energię zużytą przez nasze ciało. Nasze ciała zawsze spalają więcej energii niż produkują i ta różnica jest tym, co nazywamy sprawnością (zobacz kalkulator sprawności 🇺🇸). Gdy uwzględnimy te straty w naszym wzorze, otrzymamy następujący wynik:

Tutaj $\small\text{moc}$ odnosi się do średniej mocy utrzymywanej podczas aktywności w danym $\small\text{czasie}$, $4,\!18$ to współczynnik konwersji dżuli (jednostka SI) na kalorie, a $0,\!24$ to sprawność ($24\%$) przeciętnego ludzkiego ciała podczas jazdy na rowerze.

Pamiętaj, że jest to szacunek, który sprawdza się lepiej w przypadku jazdy w stałym tempie niż na przykład w przypadku treningu HITT. Wynika to z faktu, że wydajność naszych ciał zmienia się nieznacznie wraz z mocą wyjściową i poziomem wysiłku.

Jeśli chcesz uzyskać bardziej szczegółową analizę zużycia kalorii na rowerze i wpływu na utratę tkanki tłuszczowej, odwiedź nasz kalkulator spalonych kalorii podczas jazdy na rowerze.