Calculadora de Potência no Ciclismo

A calculadora de potência no ciclismo da Omni é uma ferramenta desenvolvida para todos os apaixonados por ciclismo. Com a ajuda dela, você pode explorar a relação entre a potência que você produz e vários parâmetros, como velocidade, posição da bicicleta, inclinação da colina ou tipo de pavimento. Por exemplo, você pode descobrir quanta energia pode economizar ao mudar de pneus com cravos para pneus slick (sem cravos).

Graças a essa calculadora de potência no ciclismo, você finalmente poderá comparar dois ciclistas com estilos fundamentalmente diferentes como, por exemplo, um ciclista de pista e um entusiasta de MTB (mountain bike) que gosta de aventuras radicais.

A potência de pedalada é a potência que você produz com suas pernas para fazer sua bicicleta andar (e, de preferência, andar rápido). Você pode pensar nisso como a medida definitiva de suas habilidades no ciclismo: quanto mais potência você consegue produzir, melhor ciclista você é.

A potência de pedalada é medida em watts. Um watt corresponde a um joule de energia produzido a cada segundo.

Nossa calculadora de potência no ciclismo baseia-se no modelo descrito em detalhes neste artigo que trata da estimativa da resistência ao rolamento durante o ciclismo. Ela pressupõe que a potência que você produz é igual à soma das resistências que você precisa superar, multiplicada pela sua velocidade. Além disso, levamos em consideração as perdas de energia.

A fórmula da potência de pedalada que usamos é a seguinte:

onde:

• $P$ é a potência;
• $F_\mathrm{g}$ é a força de resistência devido à gravidade;
• $F_\mathrm{r}$ é a força de resistência ao rolamento;
• $F_\mathrm{a}$ é o arrasto aerodinâmico;
• $v$ é sua velocidade em m/s; e
• $\text{perda}$ é a porcentagem de perda de potência.

Nas próximas seções deste texto, analisaremos cada componente dessa equação com mais detalhes.

Se você estiver pedalando em uma subida, precisará superar a força da gravidade. Naturalmente, se você estiver descendo uma ladeira, a gravidade o ajudará, fazendo com que você acelere sem nenhum esforço adicional.

A força da gravidade pode ser calculada da seguinte forma:

onde:

• $F_\mathrm{g}$ é a força de resistência devido à gravidade;
• $g$ é a aceleração gravitacional, igual a $9,\!80665\ \text{m}/\text{s}^2$;
• $\text{inclinação}$ é a inclinação da colina, expressa em porcentagem (positiva para subida e negativa para descida);
• $M$ é o seu peso em kg; e
• $m$ é o peso da bicicleta e de qualquer equipamento extra, também em kg.

O próximo fator que, sem dúvida, deixará você mais lento é o atrito entre os pneus e a superfície (consulte a calculadora de atrito). Quanto mais lisa for a estrada e quanto mais lisos forem os pneus, menor será o atrito que você terá.

A fórmula para a resistência ao rolamento é:

onde:

• $F_\mathrm{r}$ é a resistência ao rolamento; e
• $C_\mathrm{rr}$ é o coeficiente de resistência ao rolamento.

As estimativas do coeficiente de resistência ao rolamento $C_\mathrm{rr}$ em nossa calculadora de watts para ciclismo baseiam-se nas descobertas de pesquisadores da University of Pretoria e da Université de Reims Champagne-Ardenne:

O terceiro componente da equação de potência é a resistência aerodinâmica. Trata-se de uma força de resistência do ar. Ao contrário dos dois componentes anteriores, ela depende da sua velocidade elevada à segunda potência. Quanto mais rápido você for, maior será a resistência do ar. Isso significa que quanto mais rápido você for, mais difícil será manter a velocidade.

A resistência aerodinâmica pode ser calculada de acordo com a fórmula abaixo:

onde:

• $F_\mathrm{a}$ é o arrasto aerodinâmico;
• $C_\mathrm{d}$ é o coeficiente de arrasto;
• $A$ é a sua área frontal;
• $\rho$ é a densidade do ar;
• $v$ é a sua velocidade; e
• $w$ é a velocidade do vento (positiva para vento de proa e negativa para vento de cauda).

É comum estimar o valor de$C_\mathrm{d} \cdot A$ em vez de determinar cada um desses dois separadamente. Estamos usando os valores sugeridos por Asker E. Jeukendrup em seu livro "High Performance Cycling":

As posições, de acordo com os tipos de guidão, são:

• Superior: as mãos seguram a parte superior do guidão.
• Alavanca: as mãos seguram a alavanca de freio na parte superior da parte curva do guidão.
• Curva: as mãos seguram a parte inferior da seção curva do guidão.
• Aerobar: as mãos seguram o guidão extra na parte dianteira da bicicleta de triatlo.

Além disso, nossa calculadora de potência no ciclismo estima a densidade do ar em uma determinada elevação acima do nível do mar de acordo com a fórmula barométrica:

onde:

• $\rho$ é a densidade do ar;
• $\rho_0$ é a densidade do ar no nível do mar, igual a $1,\!225\ \text{kg}/\text{m}^2$;
• $M_0$ é a massa molar do ar da Terra, igual a $0,\!0289644\ \text{kg}/\text{mol}$;
• $h$ é a elevação acima do nível do mar;
• $R$ é a constante universal de gás para o ar, igual a $8,\!3144598\ \text{N⋅m}/\text{(mol⋅K)}$; e
• $T_0$ é a temperatura padrão igual a $288,\!15\ \text{K}$.

Depois de substituir as constantes, podemos simplificar essa equação para:

Nem toda a potência que você produz ao pedalar é transferida diretamente para as rodas. Parte dela é perdida devido à resistência da corrente ou das polias do desviador.

Nossa calculadora de potência no ciclismo pressupõe uma perda constante de 1,5% nas polias. As perdas na corrente dependem de sua condição:

• $3\%$ para uma corrente nova e bem lubrificada;
• $4\%$ para uma corrente seca (por exemplo, quando o óleo foi lavado pela chuva); e
• $5\%$ para uma corrente seca que é tão antiga que se tornou alongada.

Você pode consultar este artigo, em inglês, sobre a resistência mecânica das bicicletas para obter mais informações sobre perdas de potência.

Agora você sabe a potência da sua pedalada, mas o que esse número significa exatamente? A tabela abaixo fornece uma visão geral da relação potência-peso (potência que pode ser produzida por quilograma de peso corporal) em diferentes durações, compilada pelo Dr. Andrew Coggan, um renomado fisiologista do exercício.

Para um ciclista, a potência é provavelmente o dado mais útil que você pode obter. Ao conhecer sua potência, você pode saber mais sobre seu desempenho, saúde e até mesmo sobre o estado do seu corpo. De todos esses valores, o mais comum deles deve ser o consumo de calorias.

As calorias não são apenas uma forma comum de as pessoas medirem o nível de atividade que realizam, mas também ajudam você a planejar melhor sua nutrição e fornecem uma medida pela qual você pode definir metas, seja para perda de gordura, melhoria de desempenho ou desenvolvimento muscular.

É por esse motivo que adicionamos a seção Consumo de energia que permite estimar as calorias que você queimou durante o percurso. Esse é um processo muito simples, pois a potência e a energia estão relacionadas a um único valor: o tempo decorrido.

Quando estamos falando de um ser humano fazendo algum trabalho, também precisamos levar em conta as ineficiências do nosso corpo. Nossos corpos sempre queimam mais energia do que produzem e essa diferença é o que chamamos de eficiência (consulte a calculadora de eficiência). Quando modelamos essas perdas em nossa fórmula, chegamos ao seguinte:

Aqui, $\small\text{potência}$ refere-se à potência média que você sustentou durante o $\small\text{tempo}$ da atividade, $4,\!18$ é o fator de conversão de Joules (unidade SI) para calorias e $0,\!24$ é a eficiência ($24\%$) de um corpo humano médio ao pedalar.

Lembre-se de que essa é uma estimativa que funciona melhor para pedaladas em ritmo constante do que, por exemplo, para o treinamento HITT. Isso ocorre porque a eficiência de nossos corpos muda ligeiramente com a potência de saída e o nível de esforço.

Se você quiser uma análise mais detalhada do seu consumo de calorias na bicicleta e as implicações para a perda de gordura, visite a calculadora de calorias queimadas ao pedalar, também da Omni.