Cosa c’è di più importante per il ciclismo: aerodinamica o potenza?

Una credenza comune è che il potere determini la velocità.

Tuttavia, l’aerodinamica può svolgere un ruolo più significativo nelle prestazioni di quanto considerato, ancor di più per i triatleti nel risparmio di energia per la corsa.

Se guardi una trasmissione di una corsa in bicicletta, probabilmente sentirai dire: “qualcosa, qualcosa che fa risparmiare 7-10 watt”.

Il suo lavoro ha chiaramente dato i suoi frutti poiché ora lavora come ingegnere aerodinamico presso INEOS.

È ovunque anche sui nuovi prodotti, con affermazioni di “questo consente di risparmiare un determinato numero di watt” su molti prodotti e pagine Web.

Le domande a cui raramente si risponde sono cos’è un watt e cosa significa risparmiare watt?

E inoltre, in che modo l’interfaccia tra potenza e aerodinamica influisce su un ciclista?

Che cos’è un watt?

Per comprendere appieno, vale la pena conoscere le origini del watt.

Un watt è un’unità di potenza e la potenza è definita come la quantità di energia che stai consumando per unità di tempo.

La quantità di potenza in uscita da un sistema divisa per la quantità di potenza immessa è il modo in cui calcoliamo l’efficienza di detto sistema.

Nel nostro caso, il “sistema” è solitamente un ciclista e una bicicletta.

Come sappiamo, lo sport di resistenza è incentrato sull’efficienza. Misurare la potenza su una bicicletta ci consente di vedere quanta energia un ciclista può trasferire ai pedali durante un determinato periodo.

In poche parole, maggiore è l’energia trasferita significa che una bicicletta si muoverà più velocemente… a volte.

Il problema è che non tutto quel potere va in moto in avanti. Gran parte di esso, però, va a combattere tutto ciò che cerca di rallentarci.

Isaac Newton una volta disse che “ogni azione ha una reazione uguale e contraria” e se spingiamo più forte sui pedali, il vento respinge altrettanto forte.

C’è un blog che parla di tutte le cose che ti rallentano mentre vai in bicicletta . Ogni volta che fai qualcosa, la fisica generalmente lavora contro di te.

L’equazione di trascinamento e la creazione di un modello giocattolo

Sappiamo più o meno cosa significa potere ora, ma in cosa si traduce salvarlo?

Sentiamo spesso parlare di quanta energia è stata risparmiata, ma molto meno di cosa significano veramente per noi questi risparmi.

Per capire i nostri risparmi, avremo bisogno di un po’ di matematica. Fortunatamente, molto lavoro è stato fatto nel campo della fluidodinamica che rende questo concetto relativamente gestibile: l’aria è un fluido in questo contesto.

Questa equazione è la nostra base:

?? = ¹∕₂??²??A
A seconda del tuo background matematico, questo sembrerà molto semplice o molto complicato.

?? — Questo simbolo o “termine” rappresenta la forza di trascinamento. È una misura della forza con cui l’aria ci spinge indietro.

? — Questo termine rappresenta la densità dell’aria (nel nostro caso di andare in bicicletta). Misura quante particelle ci sono in un volume d’aria fisso. Questo è un esempio di condizioni ambientali che fanno una notevole differenza nella velocità della nostra bicicletta. È per questo che molte ore di tentativi di record si verificano in quota, nonostante la perdita di potenza che si vede lì.

?² — Questo termine rappresenta la velocità del flusso relativa all’oggetto. Considera questa come la tua “velocità del vento”. I due piccoli significano che è ? X ?. Questo è importante perché la forza di resistenza aerodinamica ha un impatto più significativo proporzionalmente alle velocità più elevate.

??A — Di questo termine si sente parlare molto. Rappresenta il tuo “coefficiente di resistenza” moltiplicato per la tua area frontale. Ridurre il tuo “coefficiente di resistenza” o la tua superficie esposta ti accelererà.

Noterai qui che la forza è ciò che è descritto nell’equazione, ma non siamo interessati alla forza poiché il nostro misuratore di potenza misura la potenza.

Fortunatamente, forza e potenza sono correlate e possiamo usare questa relazione per creare un modello.

Forza e potenza sono strettamente correlate e useremo questa relazione per creare una nuova equazione. La chiave sta nel fatto che se un oggetto si muove a velocità costante sotto l’impressione di una forza costante, possiamo scrivere questo: ? = ??

Dove ? è potere e ? è forza. Il termine ? è la stessa di prima, la velocità.

Possiamo usare questa relazione per scrivere la nostra equazione aerodinamica per quanto riguarda la potenza.

Nota che questo è un po ‘un bodge e funziona solo per velocità e potenza costanti.

Avere un modello che funzioni per modificare i valori di potenza, velocità, condizioni meteorologiche e altro è meglio lasciare alle persone meravigliose di Best Bike Split, e questo è solo a scopo illustrativo.

Dobbiamo aggiungere resistenza al rotolamento e gravità.

Possiamo affrontare la gravità supponendo che ci troviamo su una strada pianeggiante e la resistenza al rotolamento possiamo stimare – chiamiamola 20 W per ora.

Ci sono sottigliezze nella resistenza al rotolamento che abbiamo illustrato qui, ma per ora ignoriamole per semplificare un calcolo già complesso.

Ridurremo anche alcune perdite di trasmissione di 10 W. Da qui deriva il termine “più 30” nel nostro modello.

? = ¹∕₂??³(??A)+30
Usando il nostro modello.

OK, quindi abbiamo la nostra equazione. Trasformeremo questa equazione in un modello scrivendo un po’ di codice.

Densità dell’aria al livello del mare, una ??A di 0,3 e una velocità di 35 km/h, che è ragionevole per una cernia in un triathlon di media distanza.

Di quale potenza abbiamo bisogno? Questo modello ci dà una potenza media di 200W.

Possiamo usare questo modello per vedere quanto deve andare duro un ciclista per guidare a una certa velocità.

Immagina un ciclista con una maglia standard e pantaloncini su una bici da strada con un tipico casco da strada.

Ciò significa che il nostro ciclista ha una ??A di 0,4 (una stima a scopo illustrativo). La linea rappresenta quanti watt ha bisogno di un ciclista per spingere per una data velocità.

Un grafico che indica la potenza richiesta per generare una rispettiva velocità dettata dal diverso coefficiente di resistenza aerodinamica.

La linea rappresenta la potenza di cui un ciclista avrebbe bisogno per viaggiare a una determinata velocità. Questo grafico varia da circa 18 mph a 26 mph, una tipica diffusione di velocità vista su un percorso ciclistico di 70,3 di un triathlon. Come puoi vedere, al diminuire del coefficiente di resistenza, la linea si sposta più in basso.

Ora, rendiamo il nostro ciclista un tocco più aerodinamico.

Immagina di acquistare una tuta di pelle dopo aver letto questo blog e questo porta a una riduzione del 5% in ??A, il che significa che va da 0,4 a 0,38 – cosa succede?

C’è una riduzione della potenza necessaria per mantenere una velocità simile, come evidenziato dalla linea di tendenza arancione.

E, per fare un ulteriore passo avanti, il nostro pilota sale su una bici da cronometro, che riduce il coefficiente di resistenza aerodinamica del 25%. Questo sposta la loro ??A da 0,38 a 0,29 e vediamo un miglioramento ancora maggiore della linea di tendenza verde.

Un grafico che indica la potenza richiesta per generare una rispettiva velocità dettata dal diverso coefficiente di resistenza aerodinamica.

Minore è la resistenza, minore è la potenza necessaria per mantenere una certa velocità.
Meno potenza non è sempre un male

Sappiamo che i cambiamenti nella posizione del corpo sulla bici possono portare a cambiamenti nella resistenza e nella potenza necessaria per mantenere una velocità impostata.

Ciò porta a una conclusione praticabile sul coaching: meno potenza non è sempre peggiore, a condizione che sia compensata da un’aerodinamica migliorata.

Potrebbe anche esserci un vantaggio nell’usare meno potenza sulla bici a parità di velocità: più energia rimasta per la corsa.

Ad esempio, se un cambiamento di posizione fa diminuire la potenza massima di un ciclista, ma la velocità è la stessa, ciò può essere comunque vantaggioso poiché si verifica comunque una riduzione del consumo di energia.

 

Questo, combinato con una capacità di rifornimento ottimale, porterà l’atleta alla corsa con più riserve di glicogeno.

Tuttavia, dovrebbero essere considerati anche il comfort e l’utilizzo muscolare.

Se una posizione più aerodinamica affatica i muscoli su cui si fa affidamento per la corsa, potrebbe compensare eventuali guadagni ottenuti dal risparmio energetico.

Trova la posizione corretta per ciò che è più veloce.

Che cosa significa tutto questo?

Questo esempio di vantaggi aerodinamici è un esempio da un modello matematico.

Il punto principale è che pensiamo che più potenza abbiamo più andiamo…invece non sempre, la parte aerodinamica diventa fondamentale.

La realtà è che gli sport di resistenza sono gare e tu vinci le gare con la velocità.

Non necessariamente con numeri di potenza impressionanti nel tuo account TrainingPeaks.

Un grande FTP aiuta, ma chiaramente non è la fine.

Diventare tanto aerodinamici quanto comodi dovrebbe essere l’obiettivo principale di un ciclista che vuole esibirsi bene in una gara o in un triatleta in cui non è consentito il drafting.