質問:
ベロドロームの大気条件
GordonM
2012-09-01 14:07:34 UTC
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オリンピックの期間中、コメンテーターは、建物に出入りするためのエアロックを設けるなど、競輪場の非常に特殊な大気条件を維持する必要性について大いに議論しました。

彼らは、大気は非常に暖かく、湿気があると述べました。

なぜこれらの正確な条件が競輪場イベントに必要なのですか?

私の疑いは、高温が空気密度を低下させ、したがって風の抵抗を低下させることですが、それは純粋に推測です。湿度レベルがどのように役立つかわかりません、確かにそれは空気密度を再び増加させるでしょう!

また、このような高温では、アスリートが過熱する危険性はありますか?

_verywarm_と_humid_が数字で何を意味するのかを知っておくといいでしょう。私の最初の推測では、それは約25°Cであり、汗が蒸発しやすいため、湿度が冷却に役立ちます。もう一つの考えは、温度と湿度の変化のためにトラックが作られている材料が「機能」するのを防ぐためです。この主張がまったく真実なら…
@WalterMaier-Murdnelch数週間経ったので、正確な数字は思い出せませんが、それよりも30に近かったと思います(多分それ以上)。でも、その数字や湿度60%が頭に残っているようです。乾燥した空気で汗が蒸発しやすくなりませんか? (どうやらそれは28℃です)
@WalterMaier-Murdnelch-湿度が高いと汗が蒸発しやすくなりません-まったく逆に、汗が皮膚に溜まり(そして滴り落ち)、冷却が妨げられます。ただし、湿度によってタイヤのトラクションが向上する可能性があります。
理論家は、通常の範囲内の湿度の違いは、空気の粘度に大きな影響を与えるほどではないと言っています。ただし、さまざまな条件で自転車に乗るサイクリストは、湿度が高いと空気がより粘性になると*思われる*と言うでしょう。
もちろん、湿度と乾燥を混同しました。
ただ好奇心が強い:この場合の「コメンテーター」は誰ですか?テレビの人、または会場の人など。少なくともテレビのコメンテーターは長い日にはたくさん話します。 ;-)
なぜ空気抵抗を最小限に抑えるのですか?競輪場の時間はトラック固有なので、レーサーの健康状態を最適化したり、木材の寿命やその他の要素を追跡したりしてみませんか。大気条件がレース間で一貫している限り、空気抵抗を最小にするために最適化する必要がある理由がわかりません。
二 答え:
R. Chung
2012-09-01 18:21:25 UTC
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自転車の総空気力学的抗力の方程式はよく理解されており、その通り、空気密度がその役割を果たします。密度が高いほど、抗力は大きくなります。ご想像のとおり、温度が上がると密度が低下するため、暖かい空気は冷たい空気よりも密度が低くなります。密度が圧力とともに減少することもおそらく驚くべきことではありません。ただし、明らかに直感に反して、湿気のある空気は乾燥した空気よりも密度が低くなります。最も簡単な説明は、水分子には2つの水素原子と1つの酸素原子が含まれているため、分子量は18 g / molですが、乾燥空気の分子量は約29 g / molです。詳細については、空気密度のウィキペディアページを確認してください。

dbr
2012-10-16 17:18:07 UTC
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空気密度だけでも、他のすべてが等しい場合(そして私の計算が正しい場合)、速度にかなり大きな影響を与えます。

方程式に基づいて、サイクリングエアロダイナミクスに関するこのページから、および Wolfram Alphaの空気密度値を思いついたのです:

  300ワット、0 * Cで、39.34kmで移動します/ h300ワット、10 * Cで、40.06 km / hで移動します。300ワット、20 * Cで、40.77 km / hで移動します。300ワット、30 * Cで、41.46 km / h、300ワットで移動します。 40 * Cで、42.14 km / hで移動します 

これは、海抜の一貫したレベルでの「ドロップ内」の抗力係数/正面面積の値に基づいています(私は思う海面で、確実ではありません)

別の言い方をすると:

  0 * Cで13.8m / sで移動するには、478.45ワットが必要です。 10 * Cには461.43ワットが必要です20 * Cで13.8m / sで移動するには445.52ワットが必要です30 * Cで13.8m / sで移動するには430.72ワットが必要です40 * Cで13.8m / sで移動するには417.03ワットが必要です 

(13.8m / sはabo ut 50km / h、任意の数)

「動作を表示」するために、上記の計算に使用したPythonスクリプトを次に示します。

 #!/ usr / bin / env python2 "" "サイクリング速度の空気密度への影響Python2.7で記述" "" defCd(desc): "" "抗力係数抗力係数は、オブジェクトの抗力をその面積と速度に関連付ける無次元の数値です。" "" values = {"tops":1.15、#出典: "Bicycling Science"(Wilson、2004) "hoods":1.0、#出典: "Bicycling Science"(Wilson、2004) "drops":0.88、#出典: 「タイムトライアルに対する横風の影響」(Kyle、1991)「エアロバー」:0.70、#出典:「タイムトライアルに対する横風の影響」(Kyle、1991)}戻り値[desc] defA(desc): " ""正面の面積は通常、2乗メートルで測定されます。典型的なサイクリストは、位置に応じて0.3〜0.6メートル四方の正面領域を提示します。さまざまな位置に乗っている平均的なサイクリストの正面領域は次のとおりです
http://www.cyclingpowermodels.com/CyclingAerodynamics.aspx "" "値= {'tops':0.632、 'hoods':0.40、 'drops':0.32}戻り値[desc] defairdensity(temp):" " 「空気密度(kg / m3)値は海面にあります(私は..?)温度の変化による値:http://www.wolframalpha.com/input/?i =%28air + density + at + 40% C2%B0C%29これを計算できます:http://en.wikipedia.org/wiki/Density_of_air "" "値= {0:1.293、10:1.247、20:1.204、30:1.164、40:1.127、} return values [temp] "" "F = CdA p [v ^ 2/2]ここで、F =ニュートン単位の空気力学的抗力。p=空気密度(kg / m3)(通常、海面の「標準大気」では1.225kg) v =速度(メートル/秒)。 23mph "" "def required_wattage():" ""である10.28としましょう。数学的に理論的なサイクリストは、特定の速度で移動するために何ワットを出力する必要がありますか? "" "position =" drop "for temp in(0、10、20、30、40):v = 13.8#m / s F = Cd(position)* A(position)* airdensity(temp)*((v ** 2)/ 2)watts = v * F print "%s * Cで%sm / sで移動するには、%。02fワットが必要です"%(v、temp、watts)def speed_from_wattage(): "" "特定の力の出力、数学的に理論的なサイクリストはどれくらい速く移動しますか? "" "from math import sqrt position =" drops "for temp in(0、10、20、30、40):#Fの妥当な数を計算します...私は..?私が書いたときに意味がありました。しかし、今や少し混乱していますv = 13.8#m / s watts = 300 F = watts / v#watts = v * F# "F = CdA p [v ^ 2/2]"が "v"をsympyで解いたため: "" "sympyインポートシンボルから、solve、Eq F、Cd、A、airdensity、v = symbol(" F Cd A airdensity v ")solve(Eq(F、Cd * A * airdensity *(v ** 2/2)) 、v) "" "v = sqrt(2)* sqrt(F /(Cd(position)* A(position)* airdensity(temp)))v_in_km_h =((v * 60 * 60)/ 1000)
print "%sワット、%d * Cで、%。02f km / hで移動します"%(watts、temp、v_in_km_h)if __name__ == '__ main __':speed_from_wattage()required_wattage() 
いいですが、転がり抵抗によって要求される総電力への寄与が欠落しています。これは、Crr * mass * g * v付近になります。ここで、g〜 = 9.8 m / sec ^ 2です。 Wolframの空気密度の計算では、気圧と湿度を入力しなかったため、ある程度の気圧と湿度を想定しているようです。余談ですが、cyclingpowermodels.comページの方法4をお勧めします。
@R.Chungうーん、良い点ですが、この場合はそれほど重要ではありませんよね?転がり抵抗は必要な電力に一定の値が追加されると思います。デフォルトの気圧/湿度の値は細かく任意です(「オリンピックの必須」値を知らなくても)
ああ、私はあなたの電力需要の計算についてコメントしていました。例で使用していた速度では、転がり抵抗は約50ワットを占めます。 OTOH、空気密度による電力需要の違いを見ているだけなら、空気密度のx%の変化が、空気抵抗のx%の違いとまったく同じに変換されることに気付くのは簡単です。


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