必要動力 計算器 自転車 探険!

必要動力 必要動力計算器 必要動力計算器の利用例 動力体重比
動力の内訳の説明 空気密度 動力の計測  

必要動力

  動力の内訳は、空気抵抗、転がり抵抗、伝動損失および登坂抵抗(平坦路では零)です。
このうち空気抵抗、転がり抵抗および伝動損失は動力損失として完全に失われるので小さいことが望ましい。必要動力は速度が速いほど大きくなります。
また、速度が速いほど空気抵抗の割合が大きくなります。
  自転車用の動力計を取り付けると、実際の動力が計測できる。
  人体のエネルギー消費量は、人体のエネルギー変換効率がおよそ15〜30%であるため、必要な動力の3〜6倍となる。
   参考資料   「人が出せる動力」、 「動力計

必要動力計算器

  走行に必要な動力およびその内訳を計算する計算器です。必要動力が自分が出せる動力より大きいと、その速度(計算器に入力した走行速度)を出すことは出来ません。

  「道路舗装」、「自転車の種類」および「服装」を選択後、身長から走行速度までの10項目を、半角数字で入れてください。
 必要動力およびその内訳が出ます。


道路舗装
なめらかな舗装
ざらついた舗装
無舗装
自転車の種類
シティサイクル
クロスバイク
MTB(ブロックタイヤ) 
MTB(スリックタイヤ)
ランドナー
ロードレーサー
折りたたみ自転車 
服装
春秋服
夏服
冬服
競技服
 
 身長   cm
 体重   kg
 自転車質量    kg
 荷物質量    kg
 車輪外径    mm
 気温   ゜C
 向い風速   m/s
 道路勾配   %
 胴傾き角   度
 走行速度   km/h 
   
 
必要動力
  項目 動力 割合
 内訳   空気抵抗   W   %
 ころがり抵抗    W    % 
 伝動損失   W   %
 登坂抵抗    W   %
合計必要動力   W   %

動力体重比   W/kg





荷物質量: 荷物がないときは、0を入れる。
車輪外径:  タイヤ外径。  「タイヤ寸法
向い風速: 向かい風の風速を入れる。無風の時は、0を入れる。追い風の計算はできません。
道路勾配: 平坦路は、0を入れる。下り坂の計算は出来ません。  「道路勾配
胴傾き角: 上半身の水平からの傾き角度(胴角度)。乗車姿勢計算器

必要動力計算器の利用例

  「必要動力計算器」の利用例としては、次のような項目がある。
  • 動力計算
       走行に必要な動力およびその内訳が計算できます。別に得た自分の最高速度を使って出せる動力を計算できます。

  • 速度計算
       例えば、体重を減らせた場合に出せる走行速度を計算できます。
    自分の出せる動力を使って試行錯誤により、走行速度を変えて入力して、自分の動力と一致するまで計算する。

  • 上れる道路勾配計算
       出せる動力から上れる道路勾配を試行錯誤で求める。
    道路勾配としては上りたい道路の勾配を入力し、必要動力を計算する。計算した動力が出せる動力以下であれば、その坂を上ることができる。

  • 消費エネルギー計算
       必要動力計算器で得られた動力および代謝効率を、次の「エネルギー消費量計算器」に入れると、人のエネルギー消費量が計算できます。
    代謝効率は個人差がある他、出力およびケイデンスで変わり、適度に訓練した人の代謝効率は22〜26%。1週間の走行日数が少ない人は、これより効率が低い。
    代謝効率が良い(大きい)人は、エネルギー消費量が少ない。
 エネルギー消費量 
計算器
動力   代謝効率   走行時間  エネルギー消費量 
  W    %   分    kcal/分    kcal 
  [ 計算例 ]
    動力120W、代謝効率20%で80分間走った場合   毎分のエネルギー消費量は 8.6 kcal/分 そして80 分間のエネルギー消費量は 688 kcal。

動力体重比

  • 動力体重比とは
       動力体重比は、動力[W]と体重[kg]の比。体重1kgあたりの動力W(ワット)を表す。式にすると、動力体重比 = 動力/体重。
    動力としては持続できる最大動力を使う。例えば、持続できる最大動力が250Wそして体重が60kgの場合、動力体重比 = 250W/60kg = 4.2W/kg となる。

  • 坂登り
       坂登りなどでは動力体重比が大きいと有利となる。登坂は人と自転車を高いところへ持ち上げるのと同じなので、動力が大きくかつ軽いと持ち上げ易い。
    ツール・ド・フランスはアルプス越えがあるので、登坂能力は重要。
      誰が早く登坂できるかは、動力の比較だけでは分からないが、動力体重比を比較すれば分かる。単に体重を軽くすると、筋力も低下して動力が低下するので、動力体重比も低下する。 動力を大きくする訓練によって体重を減らし、動力体重比を大きくすることが望ましい。

  • 実例
       ツール・ド・フランスの競技者の動力体重比は5〜6 W/kg。
    1996年のツール・ド・フランスで優勝したBjarne Riisの動力体重比は 480W/68kg = 7.1 W/kg であった。

  • 動力体重比計算器
       次に動力体重比の計算器を示す。
 動力体重比 
計算器
 持続できる最大動力  体重  動力体重比 
  W    kg   W/kg 
  [ 計算例 ]
    持続できる最大動力が250Wそして体重が65kgの場合   動力体重比は 3.8W/kg。

動力の内訳の説明


空気密度

市役所の標高
 標高[m] 
 茅野市 802
 松本市 592
 日光市378
 長野市362
 山梨市343
  空気密度は単位容積の空気の質量。標高0mそして温度15°の空気密度は約1.23kg/m
標高が高くなると空気密度は低下する。その関係を右図のグラフに示す。
グラフの横軸は標高[m]そして縦軸は空気密度[kg/m]。市役所の標高例を右表に示す。
自転車走行の空気抵抗は空気密度に比例する。
空気密度が小さいと空気抵抗が低下するので、速度記録は出しやすい。
高地では空気密度が小さく、空気抵抗も小さい。
メキシコシティは高地(標高2,240m)で、平地より空気密度が20%ほど小さい。
70年代および80年代の速度記録はメキシコシティで出ている。
  なお、前記の「必要動力計算器」は平地の空気密度で計算している。

動力の計測

  ペダルを漕ぐ動力は、「動力計」によって計測することができる。