Was würde an einem Tag ohne Wind einen variablen Luftwiderstand verursachen?

Ich pendle regelmäßig zur Arbeit. Ich finde, dass ich an manchen Tagen, wenn es keinen wahrnehmbaren Wind gibt, das Gefühl habe, dass es fast keinen Luftwiderstand gibt und es so einfach ist, mit Geschwindigkeit zu fahren. Es ist auch relativ ruhig, ohne dass der Wind in meinen Ohren brüllt.

An anderen Tagen, an denen kein Wind zu spüren ist, fühlt es sich an, als würde ich in einer Suppe reiten. Es ist wirklich schwer, schneller zu werden, und die Luft ist ziemlich laut in meinen Ohren.

Ich habe mit meinen Kollegen darüber gesprochen und sie sagen oft, dass sie an denselben Tagen die gleiche Wirkung haben, an denen ich sie beobachtet habe. Obwohl sie auch in die gleiche Richtung wie ich reisen, kann ich nicht ausschließen, dass ein sehr leichter Gegenwind den wahrgenommenen Unterschied verursacht.

Mögliche Erklärungen:

  • An diesen Tagen weht ein leichter Rücken- oder Gegenwind.
  • An Tagen, an denen ich ausgeruhter oder energiegeladener bin, könnte ich das Gefühl haben, dass die Fahrt relativ mühelos ist.

Gibt es noch andere Erklärungen, die dazu beitragen würden? Hohe Luftfeuchtigkeit oder Hochdruckzonen?

Ich habe manchmal diesen "mühelosen" Effekt, bin aber zu dem Schluss gekommen, dass es auf Rückenwind zurückzuführen ist. Ich nehme es nicht einmal als Brise wahr ... aber wenn ich zum Vergnügen fahre, sind meine Fahrten im Allgemeinen Schleifen, sodass ich es spüren kann, sobald ich die Richtung ändere.
Ja, das ist Rückenwind. Es ist praktisch geräuschlos, weil Sie mit dem Wind Schritt halten und die Luft sich relativ zu Ihnen nicht viel bewegt.

Antworten (4)

TLDR; Unter der Annahme, dass meine Berechnungen unten korrekt sind, erhöht sich der Luftwiderstand zwischen heißen, feuchten Tagen und kühlen, trockenen Tagen um etwa 10 %. Fügen Sie einen leichten, aber nicht wahrnehmbaren Rücken- oder Gegenwind hinzu, und es ist denkbar, dass Sie zwischen zwei Tagen einen Unterschied von 4 bis 5 Meilen pro Stunde in der Reisegeschwindigkeit feststellen.

Der Luftwiderstand ist die Hauptkraft, die ein Radfahrer bei typischen Reisegeschwindigkeiten überwinden muss. Laut einem Online-Rechner werden unter der Annahme eines typischen Rennrads, einer entspannten Fahrposition und einer Reisegeschwindigkeit von 29 km/h 75 % der Kraft eines Fahrers verwendet, um den Luftwiderstand zu überwinden.

Laut Ihrem Profil leben Sie in Melbourne, AU, das im Wesentlichen auf Meereshöhe liegt. Mit einem anderen Online-Rechner beträgt die Luftdichte bei 50 °C und 0 % Luftfeuchtigkeit 1,24 kg/m³. Bei 90˚ und 100 % Luftfeuchtigkeit beträgt die Luftdichte 1,13 kg/m³. An einem kalten und trockenen Tag erhöht sich der Luftwiderstand also um etwa 10 % im Vergleich zu einem heißen und feuchten Tag.

Nach der Widerstandsgleichung

F_D = \frac{1}{2} \pho v^2 C_d A

Die Widerstandskraft skaliert linear mit dem Luftdruck. Eine 10 % höhere Dichte entspricht einer 10 % höheren Kraft, die erforderlich ist, um den Luftwiderstand zu überwinden. Die Momentanleistung wird durch die Gleichung bestimmt

P(t)=F\cdot v

Unter der Annahme einer konstanten Leistungsabgabe und 75 % dieser Leistung, die der Überwindung des Luftwiderstands gewidmet ist, ergibt sich eine Reduzierung der Gesamtgeschwindigkeit um etwa 7 % (1 / 1,075). Wir haben mit einer Reisegeschwindigkeit von 18 mph begonnen, also würde Ihre Geschwindigkeit an einem kalten und trockenen Tag vereinfacht gesagt 93 % von 18 mph oder 16,75 mph betragen. Ich würde sagen, das ist genug, um es zu bemerken.

Natürlich scheint es unwahrscheinlich, dass diese beiden Tage eng zusammenfallen würden. Aber wenn Sie eine Mittagsfahrt kurz vor oder nach einem Sturm mit einer Fahrt am späten Abend an einem trockenen Tag ein paar Tage davor und/oder danach vergleichen, ist es denkbar, dass Sie irgendwo im Baseballstadion eines Unterschieds von 1 km/h landen könnten.

Allerdings kann selbst ein kleiner Gegen- und Rückenwind einen erheblichen Unterschied in Ihrer Geschwindigkeit ausmachen. Auf Sheldons Seite gibt es Grafiken, die Windkanaltests zeigen. Im Speziellen,

Tests im Windkanal

zeigt, dass ein Fahrer, der mit einer "normalisierten" Geschwindigkeit von 40 km/h fährt (unter der Annahme, dass kein Wind herrscht), von etwa 22 km/h auf 28 km/h beschleunigt, wenn sich der Windwinkel von Gegenwind zu Rückenwind für einen Wind von 8 km/h ändert. Der Unterschied in der Geschwindigkeit des Fahrers bei Änderungen der Windgeschwindigkeit scheint linear zu sein. Wenn Sie also rückwärts extrapolieren, würde selbst ein Gegenwind von 2 km / h im Vergleich zu Rückenwind einen Unterschied von etwa 3 km / h verursachen. Das merkt man auf jeden Fall. Da sich diese Tests in einem Windkanal befanden, wurden sie nicht mit Rollwiderstand durchgeführt, sodass 25 Meilen pro Stunde im Windkanal wahrscheinlich unserer früheren Annahme von 18 Meilen pro Stunde auf Straßen im Freien entsprechen.

Wenn Sie die Effekte kombinieren und eine Fahrt am späten Abend an einem trockenen Tag mit leichtem Gegenwind mit einer Fahrt am frühen Nachmittag an einem feuchten Tag mit leichtem Rückenwind vergleichen, könnten Sie möglicherweise einen Unterschied von 4 bis 5 Meilen pro Stunde zwischen den beiden Tagen haben. Das ist riesig.

Tolle Antwort, danke. Ich denke, ein Unterschied von 10% zu der Menge an Kraft, die ich aufbringen muss, um eine konstante Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten, würde ausreichen, um es zu bemerken. Tolle Daten.
Es ist ein Nitpick zu Ihrem Kommentar, aber es liegt näher an 7,5% Leistungsunterschied bei konstanter Geschwindigkeit, 7% Geschwindigkeitsunterschied bei konstanter Leistung. Vergessen Sie auch nicht zu akzeptieren, wenn Sie denken, dass dies die beste Antwort ist. :)
Ja, ich akzeptiere immer ... gib ihm nur ein paar Tage Zeit, um Feedback zu sammeln :)

An Tagen mit hoher Luftfeuchtigkeit hat die Luft aufgrund des höheren H2O-Gehalts weniger Masse, das leichter ist als typische O2-, CO2- und N2-Gewichte. An Hochdrucktagen gibt es mehr Masse, die Sie beiseite schieben können. Auch die Lufttemperatur spielt eine Rolle – heiße Luft hat eine geringere Dichte als kalte Luft. Daher muss an einem heißen Tag mit niedrigem Druck und hoher Luftfeuchtigkeit weniger Masse beiseite geschoben werden.

Diese machen einen messbaren Unterschied zu Flugzeugen, aber ich habe keine Ahnung, ob ein Radfahrer schnell genug fährt, um messbar zu sein. Ich glaube, es ist eher ein unmerklicher Wind und Ihr eigenes Wohlbefinden (oder das Fehlen davon)

Ich würde sagen, dass es beim Radfahren einen Unterschied macht. Im olympischen Velodrom haben sie es aufgeheizt, damit die Luft dünner wird und die Radfahrer schneller fahren.
Und die Stundenweltrekordversuche werden in großer Höhe und wahrscheinlich auch in warmer Luft unternommen, um möglichst wenig Luftwiderstand zu haben. Es ist möglich, dass die Unterschiede klein sind, so dass sie für den Sport wichtig sind (bei einem Stundenweltrekordversuch können nur wenige Meter im Laufe einer Stunde über Erfolg oder Misserfolg entscheiden), während sie für das Pendeln vernachlässigbar sind .

Obwohl uns die Physiker sagen, dass wir voll davon sind, "spüren" viele Radfahrer zumindest, dass der Windwiderstand an relativ feuchten, aber kühlen Morgen größer ist.

(Und wenn Sie und Ihre Kollegen am Abend zuvor zusammen getrunken haben, könnte das natürlich etwas damit zu tun haben.)

Ich lol' am zweiten Absatz

Dieser Artikel zum Rollwiderstand erwähnt nebenbei:

(Wir fanden später heraus, dass die Temperatur den Rollwiderstand von Reifen stark beeinflusst.)

Wenn die Veränderung oft zur gleichen Zeit und auf die gleiche Weise auftritt wie oben so ausführlich beschrieben, kann sich das zu etwas sehr Auffälligem summieren.

Zweitens würde ich davon ausgehen, dass eine nasse Straße zusätzlichen Rollwiderstand verursacht, da der Reifen seitlich ausweichen muss oder beim Abrollen etwas Wasser aufnehmen muss. An nassen oder sogar feuchten Tagen kann ich sicherlich zusätzliche Straßengeräusche wahrnehmen, also muss diese Energie irgendwo herkommen.

Ich stelle oft fest, dass Tage, die etwas nass sind, dass ich tatsächlich schneller zu laufen scheine. Nicht so nass, dass ich durch Pfützen fahre, aber gerade nass genug, dass alle Gruben mit Wasser gefüllt sind. Ich vermute, dass das Wasser die sehr kleinen Löcher in der Straße füllt, wodurch sich sogar ältere Straßen wie neuer Asphalt anfühlen.
@Kibbee Wenn das Wasser auf der Straße mit Ihren Reifen interagiert, verlieren Sie definitiv mehr Energie, wenn Sie im Wasser herumspritzen, als Sie sparen könnten, indem Sie die Unebenheit der Straße verringern. Wasser verhält sich bei den relevanten Geschwindigkeiten und Kräften völlig unelastisch (im physikalischen Sinne), während sich Ihr Reifen (wiederum im physikalischen Sinne) recht elastisch verhält. So behält Ihr Reifen die Energie, die das Wasser abführt.
Was würde an einem Tag ohne Wind einen variablen Luftwiderstand verursachen?
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