Was zwingt die maximale Geschwindigkeit eines Radfahrers auf einen steilen Anstieg?

Ich weiß, dass auf einer ebenen Straße der Luftwiderstand die Hauptkraft ist, ich muss so viel Kraft aufbringen, wie der Luftwiderstand (und die Reibung im Antriebsstrang) erzeugt. Ich sehe auch, dass es umso schwieriger wird, je schneller ich fahre, und bei Geschwindigkeiten über 35 km/h kann ich schneller fahren, wenn ich mich zum Lenker beuge. Aber was ist mit steilen Anstiegen? Bei einer Steigung von 15 % kann ich kaum mit 5-6 km/h fahren und der Luftwiderstand scheint nicht spürbar zu sein (bei mäßigem Rückenwind scheine ich nicht schneller zu werden). Ich muss mehr Kraft aufbringen, um der Schwerkraft entgegenzuwirken, aber das hängt nicht von meiner Geschwindigkeit ab - warum kann ich denselben Anstieg nicht mit zB 9 km/h Geschwindigkeit fahren?

Antworten (1)

Bei einem steilen Anstieg können wir Widerstand und Reibung ignorieren. Willst du eine höhere Geschwindigkeit halten, musst du die gleiche Energiemenge in kürzerer Zeit investieren, dh du benötigst mehr Kraft. Diese Energie geht in Ihre Gravitationspotentialenergie ein, gegeben durch E P = M G H , Wo M ist Ihre Masse (zusammen mit Ihrem Fahrrad), G ist Gravitationsbeschleunigung und H ist Höhe.

Wenn Ihre Geschwindigkeit ist v und der Neigungswinkel, den Sie erklimmen, ist a , dann ist Ihre vertikale Komponente der Geschwindigkeit

v z = D H D T = v Sünde ⁡ a .
Um dies aufrechtzuerhalten, ist die erforderliche Leistung erforderlich
P = D E P D T = M G v z = M G v Sünde ⁡ a .

Sie können sehen, dass die erforderliche Leistung linear proportional zur Geschwindigkeit ist. Wenn die maximale Leistung, die Sie aufrechterhalten können, ist P , die Höchstgeschwindigkeit, die Sie aufrechterhalten können, ist gegeben durch:

v M A X = P M G Sünde ⁡ a

Es ist also die Kraft (und nicht die Kraft), die mein Körper produzieren kann, der begrenzende Faktor.
Sie müssen auch innerhalb einer bestimmten Zeit eine bestimmte Menge an Kraft aufbringen. Es nützt nichts, einen wirklich niedrigen Gang zu verwenden und wirklich stark zu drücken, wenn es sich kaum bewegt.
Was zwingt die maximale Geschwindigkeit eines Radfahrers auf einen steilen Anstieg?
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