2.5 Потери при движении велосипедиста
2.5.1 Сопротивление воздуха
Общее выражение сопротивления, оказываемого воздухом движущемуся телу, может быть представлено в следующем виде:
,
(22)
где:
F
– лобовая площадь тела; F=0,5
;
v – скорость движения;
k – коэффициент обтекаемости, зависящий в основном от формы тела и характера его поверхности. k=0,06.
2.5.2 Сопротивление качению колес
Величина
сопротивления качению колес находится
в непосредственной зависимости от
состояния дороги и устройства шин.
Например, на ровной асфальтированной
дороге сопротивление качению меньше
чем на булыжной мостовой или песке, а
пневматические шины имеют меньшее
трение качения, чем сплошные. В
рассматриваемом случае дорожная
поверхность – асфальт, тип шин –
пневматические, давление в шинах – 2
кг/
.
При таких условиях коэффициент
сопротивления колес f
=0,01.
Сопротивление качению колес будет
равно:
,
(23)
2.5.3 Внутренние потери механизмов
При езде на велосипеде, внутренние потери происходят в следующих механизмах (в % от общего количества затрачиваемой энергии):
- передняя втулка – 0,17%;
- задняя втулка – 0,3%;
- цепная передача – 4,5%;
Суммарные внутренние потери составляют 4,97% от общего количества затрачиваемой энергии.
2.6 Расчет необходимого количества энергии
С
учетом вышеописанных пунктов, выполним
расчет. В таблице,
– количество энергии, необходимое для
разгона системы велосипед-велосипедист
до скорости V,
с учетом имеющихся погрешностей и
сопротивлений.
Таблица 2. Расчет необходимого количества энергии
V, км/ч |
V, м/с |
E, Дж |
N𝝎 |
Nf |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3 |
0,83 |
35,75 |
0,00 |
2,30 |
39,95 |
6 |
1,67 |
143,01 |
0,03 |
4,60 |
154,98 |
9 |
2,50 |
321,78 |
0,10 |
6,90 |
445,13 |
12 |
3,33 |
572,06 |
0,24 |
9,21 |
610,40 |
15 |
4,17 |
893,84 |
0,46 |
11,51 |
950,83 |
18 |
5,00 |
1287,13 |
0,80 |
13,81 |
1366,43 |
21 |
5,83 |
1751,92 |
1,27 |
16,11 |
1857,23 |
24 |
6,67 |
2288,22 |
1,89 |
18,41 |
2423,26 |
27 |
7,50 |
2896,03 |
2,70 |
20,71 |
3064,54 |
30 |
8,33 |
3575,35 |
3,70 |
23,02 |
3781,08 |
33 |
9,17 |
4326,17 |
4,92 |
25,32 |
4572,92 |
36 |
10,00 |
5148,50 |
6,39 |
27,62 |
5440,08 |
На основании данных таблицы построим график зависимости необходимого количества энергии от выбранной скорости.
Рис. 6 График зависимости необходимого количества энергии от выбранной скорости.
Для дальнейших расчетов примем необходимую скорость V=10 км/ч=2,78 м/с, энергию необходимую для разгона велосипеда Eсумм =500 Дж.