Liigu sisu juurde
Insporta Book
et
EnglishРусскийDeutschEspañolEestiSuomiItalianoFrançaisPolski日本語한국어中文
JalgpallKriketSaalijalgpallTriatlonTennisGolfIluuisutamineKorvpallVõrkpallMetoodikaMiks see toimibTee test

Triatlon · Tase 8: Ekspert · Alamtase 8.1

Rattasõidu aerodünaamika ja füüsika

10 testi · 100 fakti · uuendatud 12. oktoober 2026 · markdown

Ratta kiiruse füüsika: võimsuse võrrand, õhutihedus, CdA arvudes, piirikihid ja pinnad, kuidas takistust mõõdetakse, tuulessõit, tõusud ja kaldenurgad, tuul, kineetiline energia ning kiiruse ja võimsuse arvutused.

Iga allolev test on kümme küsimust Insportas. Testi all olev loend näitab, mida küsimused kontrollivad: üks fakt küsimuse kohta, koos allikaga, mille põhjal see kirjutati. Lugege see enne testi läbi või tulge sinna tagasi pärast valet vastust.

Test 1Rattasõidu võimsuse võrrandTee test

  1. Martini valideeritud mudel liidab kokku aerodünaamilised, veeretakistuse, laagrite ja jõuülekande kaod, tõusudel gravitatsiooniliikme ning kineetilise energia muutused.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  2. Takistusjõud = 0,5 × õhutihedus × CdA × v ruudus, seega õhukiiruse kahekordistamine neljakordistab jõu.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  3. Võimsus on jõud korda kiirus, seega aerodünaamiline võimsus kasvab v kuubiga.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  4. Kuna aerodünaamiline võimsus kasvab kiiruse kuubiga, on 2 × 2 × 2 = 8 korda suurem võimsus.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · rakendamine

  5. Võistluskiirustel tasasel teel domineerib aerodünaamiline takistus; veeretakistus ja jõuülekande kaod moodustavad ülejäänu.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  6. Veeretakistusjõud on ligikaudu konstantne, seega selle neelatav võimsus kasvab ligikaudu lineaarselt kiirusega.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  7. Mudel selgitas umbes 97 % mõõdetud võimsuse varieeruvusest, vead olid paar vatti.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  8. Õhutihedus (rho) sõltub kõrgusest, temperatuurist, rõhust ja niiskusest, mitte sõitjast.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  9. CdA ühendab mõõtmeteta takistusteguri pindalaga, seega väljendatakse seda ruutmeetrites.

    Allikas: Debraux et al., Sports Biomech 2011 · meenutamine

  10. 1,1 kuubis on ligikaudu 1,33, seega aerodünaamiline osa võimsusvajadusest kasvab umbes kolmandiku võrra.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · rakendamine

Test 2Õhutihedus ja tingimusedTee test

  1. Standardatmosfäär annab merepinnal ja 15 °C juures umbes 1,225 kg/m³.

    Allikas: International Standard Atmosphere (ISO 2533) · meenutamine

  2. Õhutihedus väheneb merepinna lähedal umbes kümnendiku iga kõrgusekilomeetri kohta.

    Allikas: International Standard Atmosphere (ISO 2533) · meenutamine

  3. Mexico City kõrgusel vähendas väiksem õhutihedus takistust piisavalt, et kaaluda üles madalama hapnikusisalduse.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  4. Takistus väheneb tihedusega, kuid ka maksimaalne aeroobne võimsus langeb; netomõju sõltub kõrgusest ja võistluse pikkusest.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · rakendamine

  5. Tihedus on pöördvõrdeline absoluutse temperatuuriga, seega pakub kuum õhk veidi väiksemat takistust.

    Allikas: International Standard Atmosphere (ISO 2533) · meenutamine

  6. Üleminek 278 K-lt 308 K-le vähendab tihedust umbes 10 %, mis vähendab aerodünaamilist võimsust antud kiirusel sama osa võrra.

    Allikas: International Standard Atmosphere (ISO 2533) · rakendamine

  7. Veeaur on kergem kui lämmastik ja hapnik, mida see välja tõrjub, seega on niiske õhk veidi hõredam.

    Allikas: International Standard Atmosphere (ISO 2533) · meenutamine

  8. Sama võimsuse ja CdA korral võimaldab kuumuses madalam õhutihedus suuremat kiirust, mistõttu vahepealsed ajad pole otse võrreldavad.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · rakendamine

  9. Mõõdetud takistusjõud peegeldab nii CdA-d kui ka õhutihedust; nende eraldamiseks on vaja temperatuuri, rõhku ja niiskust.

    Allikas: Debraux et al., Sports Biomech 2011 · meenutamine

  10. Kui võimsus on võrdeline tiheduse × v kuubiga, kasvab kiirus ligikaudu 1/0,9 kuupjuure võrra, umbes 3,5 %.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · rakendamine

Test 3CdA arvudesTee test

  1. Tuuletunneli- ja velodroomiandmed näitavad, et parimate temposõitjate CdA on umbes 0,20–0,23 m².

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  2. Püstine maanteeasend kahekordistab ligikaudu takistuspindala võrreldes parimate temposõidu asenditega.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  3. 0,5 × 1,225 × 0,01 × (11,1 m/s) kuubis on umbes 8 W.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · rakendamine

  4. Cd peegeldab kuju ja voolu käitumist; korrutatuna eesmise pindalaga annab see CdA.

    Allikas: Debraux et al., Sports Biomech 2011 · meenutamine

  5. Aerodünaamilises asendis sõitjate mõõdetud projekteeritud eesmine pindala on tavaliselt umbes 0,3–0,4 m².

    Allikas: Debraux et al., Sports Biomech 2011 · meenutamine

  6. See, kui sujuvalt õhk keha ümber voolab (Cd osa), sõltub asendist, riietusest ja kujust.

    Allikas: Debraux et al., Sports Biomech 2011 · rakendamine

  7. Mõne vati kokkuhoid võistlustempol summeerub; 180 km peal võib väike CdA võit anda mitu minutit.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · rakendamine

  8. Kilomeetri kohta on sekundites säästetud aeg suurem, kui rajal ollakse kauem, kuigi vattides on kokkuhoid väiksem.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · rakendamine

  9. Tunnelid esitavad takistusjõudu sageli võrdluskiiruse juures, mis teisendatakse tiheduse ja kiiruse abil CdA-ks.

    Allikas: Debraux et al., Sports Biomech 2011 · meenutamine

  10. Iga 0,01 m² on 40 km/h juures umbes 8 W, seega 0,02 m² väärtus on ligikaudu 16 W.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · rakendamine

Test 4Piirikihid ja pinnadTee test

  1. Pinna vahetus läheduses olev õhk aeglustub hõõrdumise tõttu, moodustades õhukese piirkihi, mille käitumine kujundab takistust.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  2. Turbulentne kiht seisab eraldumisele vastu, lükates seda edasi ja tekitades väiksema madalrõhulise jälje.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  3. Nagu golfipalli lohud, võib tekstuur silindritel, näiteks kätel, tekitada varasema ülemineku turbulentsile.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  4. Kriitilise Reynoldsi arvu juures muutub piirkiht turbulentseks ja takistus langeb järsult, seda nimetatakse takistuskriisiks.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  5. See sõltub kiirusest, suurusest ja vedeliku viskoossusest ning ennustab, kas voolus on laminaarne või turbulentne.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  6. Jalgrattakiirustel tömpidel kujudel võib sile pind säilitada laminaarse kihi, mis eraldub vara ja suurendab takistust.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · rakendamine

  7. Nende 2014. aasta katsed näitasid, et raseeritud jalad vähendasid takistust mõne protsendi võrra, mis teeb hinnanguliselt umbes 50–80 sekundit 40 km peal.

    Allikas: Specialized Win Tunnel, 2014 · meenutamine

  8. Kammtail-kujundused lõikavad ära sabaosa, kus voolust on vähe kasu, säästes kaalu ja külgjõudu.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  9. Iga tekstuur käivitab ülemineku kindla Reynoldsi arvu juures, seega on ülikonnad häälestatud oodatavatele võistluskiirustele.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · rakendamine

  10. Lehviv materjal tekitab ebaühtlast eraldunud voolu, mis suurendab takistust rohkem kui selle väike pindala.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

Test 5Aerodünaamilise takistuse mõõtmineTee test

  1. Tunnelid kontrollivad õhukiirust ja külgnurka (yaw), muutes väikesed erinevused mõõdetavaks ja korratavaks.

    Allikas: Debraux et al., Sports Biomech 2011 · meenutamine

  2. Püsikiirusel sõit siseteel võimsusmõõtmisega võimaldab hinnata CdA-d väikese tuulega.

    Allikas: Debraux et al., Sports Biomech 2011 · meenutamine

  3. Kui CdA ja Crr on õiged, vastab modelleeritud kõrgusprofiil päris teele; väärtusi häälestatakse, kuni see nii on.

    Allikas: Chung, Estimating CdA with a power meter (2012) · meenutamine

  4. CFD lahendab vooluvõrrandeid arvuliselt, võimaldades enne füüsilist katsetamist läbi sõeluda palju kujusid.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  5. Õhukiiruse ja tiheduse mõõtmine rattal kõrvaldab osa oletustest tuule kohta välikatsetes.

    Allikas: Debraux et al., Sports Biomech 2011 · meenutamine

  6. Tuuleiilid, liiklus ja väikesed asendimuutused muudavad välitulemused vähem täpseks, kui katseid ei korrata hoolikalt.

    Allikas: Debraux et al., Sports Biomech 2011 · meenutamine

  7. See, kui kiiresti kiirus tasasel pinnal veeremisel langeb, peegeldab aerodünaamilise ja veeretakistuse koosmõju.

    Allikas: Debraux et al., Sports Biomech 2011 · meenutamine

  8. Varustuse paremusjärjestus võib külgnurgaga muutuda, seetõttu esitatakse tulemused tuulenurkade vahemikus.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  9. Algtaseme juurde naasmine kontrollib tingimuste ja sõitja asendi triivi seansi jooksul.

    Allikas: Debraux et al., Sports Biomech 2011 · meenutamine

  10. Absoluutne CdA varieerub meetodiga; seadistuste võrdlused sama meetodi piires on usaldusväärsemad kui eri meetodite kogusummad.

    Allikas: Debraux et al., Sports Biomech 2011 · rakendamine

Test 6Tuulessõidu füüsikaTee test

  1. Tagaratta järgimine lühikese vahega vähendab tagant sõitja takistust ligikaudu kolmandiku või rohkem.

    Allikas: Kyle, Ergonomics 1979 · meenutamine

  2. Tagant sõitja tõstab rõhku liidri taga, vähendades liidri takistust mõne protsendi võrra.

    Allikas: Blocken et al., J Wind Eng Ind Aerodyn 2013 · meenutamine

  3. Suure pelotoni keskel ja tagaosas sõitjad kogesid vaid väikest osa üksi sõitja takistusest.

    Allikas: Blocken et al., J Wind Eng Ind Aerodyn 2018 · meenutamine

  4. Sõitja taga olev väikese kiirusega jälg seguneb kauguse kasvades laiali, seega varjeefekt nõrgeneb.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  5. Nõutavatel pikkadel vahedel on jälg suures osas taastunud, seega on allesjääv kasu väike, kuid mitte null.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  6. Blocken näitas, et sõitja taga olev sõiduk tõstab nende taga rõhku ja vähendab takistust, mis võib temposõitudel loendada.

    Allikas: Blocken et al., J Wind Eng Ind Aerodyn 2016 · meenutamine

  7. Külgtuules nihkub jälg küljele, mistõttu moodustuvad echelonid teel diagonaalselt.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  8. Järskudel tõusudel on kiirus väike ja gravitatsioon domineerib, seega aerodünaamiline varjamine säästab vähe võimsust.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · rakendamine

  9. Liidri takistus on sarnane üksi sõitja omaga, samal ajal kui järgijad sõidavad tema jäljes.

    Allikas: Blocken et al., J Wind Eng Ind Aerodyn 2013 · rakendamine

  10. Väiksem takistus tähendab, et sama kiiruse hoidmiseks on vaja vähem mehaanilist võimsust.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

Test 7Tõusud, kaal ja kaldenurgadTee test

  1. Gravitatsioonivõimsus = mass × g × kiirus × kalde nurga siinus.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  2. 1 kg × 9,81 × 4,17 m/s × 0,08 on umbes 3,3 W.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · rakendamine

  3. Velocita Ascensionale Media on vertikaalne tõusukiirus meetrites tunnis, kilo kohta tõusuvõimsuse näitaja.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  4. Madalatel tõusukiirustel kulub peaaegu kogu võimsus massi tõstmisele, seega määrab kiiruse W/kg.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  5. Kui tõusud pole pikad ja järsud, teeb kiirusel veedetud aeg aerodünaamika suuremaks teguriks.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · rakendamine

  6. Kiirus kasvab, kuni takistus- ja veeretusjõud võrdsustuvad allamäge tõmbava gravitatsioonikomponendiga.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  7. Allamäge suunatud jõud kasvab massiga, kuid takistus sõltub CdA-st ja kiirusest, seega saavutab raskem sõitja suurema tasakaalukiiruse.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  8. Aerodünaamiline võimsus kasvab õhukiiruse kuubiga, seega moodustab see tõusukiirustel kogu võimsusest väikese osa.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  9. Suurtel laskumiskiirustel säästab aerodünaamiline asend kõige rohkem aega; aeglastel tõusukiirustel loevad rohkem võimsus ja hingamine.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · rakendamine

  10. Mass loeb kõige rohkem seal, kus gravitatsioon domineerib; tasasel teel ja laskumistel on selle mõju väike või isegi veidi negatiivne.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · rakendamine

Test 8Tuul rattasõidulTee test

  1. Takistus sõltub õhu kiirusest sõitja suhtes, mis hõlmab ka igasugust tuult.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  2. Kuna takistus kasvab õhukiirusega järsult ja aeglasel vastutuulelõigul veedetakse rohkem aega, kaaluvad kaod võidud üle.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · rakendamine

  3. Vati kohta säästetud aeg on väikestel kiirustel suurem, seega parandab mõõdukas lisavõimsus aeglastel lõikudel kogu aega.

    Allikas: Swain, Med Sci Sports Exerc 1997 · rakendamine

  4. Mõõduka külgnurga juures võib velg toimida nagu puri, tekitades ettepoole suunatud komponendiga tõstejõu, mis vähendab netotakistust.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  5. Suuremad külgpinnad tekitavad tuuleiilide korral rohkem külgjõudu ja juhtimismomenti.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  6. Kui õhk liigub sama kiirusega kui sõitja, lähenevad suhteline õhukiirus ja seega takistus nullile.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  7. Sõitja väiksema kiiruse korral moodustab külgtuule komponent suhtelisest tuulest suurema osa, mis suurendab külgnurka.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  8. Takistuse erinevused kasvavad õhukiiruse ruuduga, seega aerodünaamiline eelis kasvab vastutuules.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · rakendamine

  9. Näiv tuul on tegeliku tuule ja sõitja enda kiirusest tekkiva õhuvoolu vektorsumma.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  10. Kiirel pealetuulelõigul veidi järeleandmine maksab vähe aega ja võimaldab rohkem võimsust seal, kus see ostab rohkem aega.

    Allikas: Swain, Med Sci Sports Exerc 1997 · rakendamine

Test 9Kineetiline energia ja kiiruse muutusedTee test

  1. Kineetiline energia = 0,5 × mass × v ruudus.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  2. Iga pidurdus hajutab kineetilist energiat, mille sõitja peab kiirendades võimsusega tagasi maksma.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  3. Sujuv kurvisõit säilitab kiiruse, vähendades korduvat kulu võistlustempole tagasi kiirendamisel.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · rakendamine

  4. 0,5 × 80 × (11,1 ruudus − 5,6 ruudus) on umbes 3,7 kJ, enne takistuskadusid.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · rakendamine

  5. Hoog viib sõitja lühikestesse tõusudesse, mistõttu on tõusu sisenemine kiirusega tõhus.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  6. Pöörlev ratas lisab pöörlemisenergiat, kuid lisa on tagasihoidlik ja loeb vaid siis, kui kiirus muutub sageli.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  7. Korduv aeglustamine ja kiirendamine muudab võimsuspursked ja juhitavuse puhta aerodünaamikaga võrreldes olulisemaks.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · rakendamine

  8. Lühikesed kiirendused maksavad nii kineetilist energiat kui ka kuupvõrdelist aerodünaamilist võimsust; võit on sageli väike.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · rakendamine

  9. Tagumised sõitjad pidurdavad rohkem ja peavad kiirendama tugevamini, seega venitab akordioniefekt gruppi.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · meenutamine

  10. Kuna takistusvõimsus kasvab kiiruse kuubiga, nõuab ebaühtlane sõit sama keskmise kiiruse juures rohkem energiat.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · rakendamine

Test 10Kiiruse ja võimsuse arvutusedTee test

  1. Kuna võimsus kasvab tasasel teel ligikaudu kiiruse kuubiga, muutub kiirus umbes kolmandiku võrra võimsuse muutusest.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · rakendamine

  2. Viis tundi 1 % kiiremini säästab umbes 1 % 300 minutist, ligikaudu 3 minutit.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · rakendamine

  3. (36/40) kuubis on umbes 0,73 ja 0,73 × 250 on umbes 182 W.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · rakendamine

  4. Vati kohta säästetud aeg on suurem väiksemal kiirusel ja kogunev pikema sõidu jooksul.

    Allikas: Crouch et al., Sports Eng 2017 · rakendamine

  5. Töö = võimsus × aeg: 200 J/s × 3600 s = 720 000 J.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  6. 4,18 kJ toiduenergia põletamine, et teha umbes 1 kJ tööd ~24 % kasuteguriga, muudab arvud peaaegu võrdseks.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  7. Vaid umbes viiendik kuni veerand ainevahetusenergiast muutub võimsuseks pedaalidel; ülejäänu on soojus.

    Allikas: Coyle et al., Med Sci Sports Exerc 1992 · meenutamine

  8. Kasuteguri ~20–25 % juures lahkub enamik energiast soojusena, mille keha peab hajutama.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · meenutamine

  9. 4 % võimsusekvivalentne kokkuhoid annab kiiruses ligikaudu kolmandiku sellest, umbes 1,3 %.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · rakendamine

  10. Kiirus on võrdeline võimsuse/CdA kuupjuurega, seega annab 10 % CdA vähendamine umbes 3,5 % rohkem kiirust.

    Allikas: Martin et al., J Appl Biomech 1998 · rakendamine

Allikad

Eelretsenseeritud spordiinseneeria ja füsioloogia kirjandus, kindlalt tuvastatud faktide jaoks avaldatud testandmed ja standardid

  • Martin et al., J Appl Biomech 199841
  • Crouch et al., Sports Eng 201731
  • Debraux et al., Sports Biomech 201113
  • International Standard Atmosphere (ISO 2533)5
  • Blocken et al., J Wind Eng Ind Aerodyn 20132
  • Swain, Med Sci Sports Exerc 19972
  • Specialized Win Tunnel, 20141
  • Chung, Estimating CdA with a power meter (2012)1
  • Kyle, Ergonomics 19791
  • Blocken et al., J Wind Eng Ind Aerodyn 20181
  • Blocken et al., J Wind Eng Ind Aerodyn 20161
  • Coyle et al., Med Sci Sports Exerc 19921