Weerstand helling vs weerstand wind?

Heeft iemand hier verstand van? Ik fietste vanmiddag 13 km over een rivierdijk met windkracht 6 pal op de neus. Door de wind lag de snelheid erg laag en was het echt harken geblazen. Daarom vroeg ik me af hoe die 13 km zich verhouden tot bijvoorbeeld een Alpe d'Huez (zelfde afstand, waar ik minstens even traag reed). Dus met andere woorden: met welk hellingspercentage komt het overeen om vol tegen windkracht 6 in te fietsen? Of is dit niet te berekenen?

Geen idee, maar ik zou toch opteren voor een motortje.

Windkracht 6 is op de Schaal van Beaufort een gemiddelde snelheid van 39 tot 49km/h.
Geschat betekent dit overeenkomend met een helling van rond 2 tot zeg maar bijna 4 percent.
Dat valt tegen, nietwaar Linkebal.

Op blz. 170 van het gedenkwaardige wielerboek, waarmee Holland in het jaar van Tommeke's Hellevaart wel de wereldtop haalde, Het Geheim van Wielrennen staat min of meer het antwoord. Bij 72km/h dus Bft 8 zijn weerstand van tegenwind en helling Alpe d'Huez precies even zwaar.

Dit zijn uiteraard, zoals Fred het altijd zegt, theoretische exercities. die je in de praktijk ook niet kunt kopiëren.

Zuiver natuurkundig klopt dit alles wel, maar o.a. door de invloed van verzet worden beide inspanningen uiteindelijk toch heel anders ervaren.
Ook vermogen is in het wielrennen een veelkoppig monster.

Hier valt veel te berekenen

Hihi...

Ah bedankt voor het antwoord! 2 tot 4% valt nog tegen inderdaad... Ik vond het gevoel wel vergelijkbaar met een zware klim, maar dat blijkt dus niet zo te zijn. Misschien omdat ik in de bergen op m'n racefiets rijd en vandaag op een gewone fiets.

Hier aan de kust waait het vaak en hard, dus heb er wel aardig wat ervaring mee. De cijfers van Velodroom lijken mij best realistisch. Buiten het verzet is een ander belangrijk verschil dat je bergop nog wel eens een stukje kunt gaan staan. Dat is met wind tegen geen aanrader. Tot slot is het uitzicht bovenop een berg meestal ook anders dan aan het eind van een dijk

Wat ook nog wel eens een rol kan spelen is je gewicht. Ben je erg licht, dan heb je bergop voordeel en met tegenwind nadeel. Ben je wat zwaarder dan heb je over het algemeen een wat hoger totaal vermogen. Bergop heb je het door je gewicht dan nog steeds lastig.

Ik vervloekte vandaag vooral de zeer harde windstoten. Die kwam in tegenstelling tot de 'reguliere wind' van alle kanten. Ineens zo'n klap in je zij is razend link en niet te voorspellen. Zwaaide tot 2x toe ineens van de weg af de berm in. Hoe zet je dat af tegen de Alpe?

PVW Schreef:
-------------------------------------------------------
> Ik vervloekte vandaag vooral de zeer harde
> windstoten. Die kwam in tegenstelling tot de
> 'reguliere wind' van alle kanten. Ineens zo'n klap
> in je zij is razend link en niet te voorspellen.
> Zwaaide tot 2x toe ineens van de weg af de berm
> in. Hoe zet je dat af tegen de Alpe?

Niet dus, want daar is het bijna altijd vrij windstil. De Mont Ventoux is dan wel weer berucht.
Bij zo'n extreme windstoot loopt de kracht nodig om het gebied van het dode punt te overwinnen zo hoog op dat heel moeilijk wordt, maar daarnaast kun je natuurlijk ook niet meer een goede trapcyclus afmaken. Je bent ook nog bezig het evenwicht te bewaren.
Probeer maar eens een perfecte afzet te maken door langzaam rijdend geleidelijk stil te gaan staan en dan maximaal af te zetten.
Ik denk dan wel eens aan Maas van Beek, die met verzetten van 12 meter pedaalomwenteling zonder hulp een stilstaande start moet maken.

Quote

Geschat betekent dit overeenkomend met een helling van rond 2 tot zeg maar bijna 4 percent.

Hoe kom je hierbij? Ik zou wel eens wat berekeningen willen zien. Helaas ken ik het boek niet dat je noemt Alvast frons ik mijn wenkbrauw bij de range die je noemt: 4% is het dubbele van 2%. (Vergelijk dit: ik schat dat de robotstofzuiger iets van 400 of 800 euro kost.)

Het probleem met het berekenen van de energie/seconde (=vermogen, in watts) die nodig is om een bepaalde inspanning te doen, is dat je alle krachten moet meetellen.

Met helling = 0 en veel wind tegen, ben je dus afhankelijk van rolweerstand, frontaal oppervlak, het energieverlies doordat je frame niet zo stijf is, enz.
Met helling = 9% (voor elke meter vooruit, 9 cm omhoog) moet je daar dus ook nog de gravitatiekracht bij meenemen die in werkt op jouw massa.

Je vraagt in feite: bij welke weerstand op het frontaal oppervlak mag ik de gravitatiekracht berekenen. Antwoord: afhankelijk van jouw volume en kledij (parachute vs snelpak) en massa (80 kg sprintmachine vs 55 kg lichtgewicht).

De vraag is of beide krachten makkelijk uitwisselbaar zijn. Luchtweerstand heeft alvast geen lineaire schaal. Massa en gravitatiekracht wel meen ik. Je moet dus voor jouw persoonlijke lichaamseigenschappen en houding op de fiets het snijpunt gaan berekenen tussen de ene functie en de andere. Boelveel werk, maar best een leuke exercitie voor afstudeerscripties bewegingswetenschappen (misschien al wel eens gedaan).

Verder ben ik geen natuurkundige hoor, en hier boven staat zo'n beetje alles wat ik zo 1-2-3 kan verzinnen over dit onderwerp. Misschien kunnen Goozzer en Frans Rutten aanvullen?



1 keer gewijzigd. Laatste wijziging: 01/02/2016 21:39 door Hoentie.

Hoentie Schreef:
-------------------------------------------------------
>

Quote

Geschat betekent dit overeenkomend met een
> helling van rond 2 tot zeg maar bijna 4 percent.
>

>
> Hoe kom je hierbij? Ik zou wel eens wat berekeningen willen zien. Helaas ken ik het boek niet dat je noemt Alvast frons ik mijnwenkbrauw bij de range die je noemt: 4% is het dubbele van 2%. (Vergelijk dit: ik schat dat de robotstofzuiger iets van 400 of 800 euro kost.)
>
> Het probleem met het berekenen van de energie/seconde (=vermogen, in watts) die nodig is om een bepaalde inspanning te doen, is dat je alle
> krachten moet meetellen.
>
> Met helling = 0 en veel wind tegen, ben je dus afhankelijk van rolweerstand, frontaal oppervlak, het energieverlies doordat je frame niet zo stijf is, enz.
> Met helling = 9% (voor elke meter vooruit, 9 cm omhoog) moet je daar dus ook nog de gravitatiekracht bij meenemen die in werkt op jouw massa.
>
> Je vraagt in feite: bij welke weerstand op het frontaal oppervlak mag ik de gravitatiekracht berekenen. Antwoord: afhankelijk van jouw volume en kledij (parachute vs snelpak) en massa (80 kg sprintmachine vs 55 kg lichtgewicht).
>
> De vraag is of beide krachten makkelijk uitwisselbaar zijn. Luchtweerstand heeft alvast
> geen lineaire schaal. Massa en gravitatiekracht wel meen ik. Je moet dus voor jouw persoonlijke
> lichaamseigenschappen en houding op de fiets het snijpunt gaan berekenen tussen de ene functie en
> de andere. Boelveel werk, maar best een leuke exercitie voor afstudeerscripties bewegingswetenschappen (misschien al wel eens gedaan).
>
> Verder ben ik geen natuurkundige hoor, en hier
> boven staat zo'n beetje alles wat ik zo 1-2-3 kan
> verzinnen over dit onderwerp. Misschien kunnen
> Goozzer en Frans Rutten aanvullen?

Ik heb niks berekend, maar het gewoon afgelezen van een tabel uit het genoemde boek.

Je maakt je het zelf veel te moeilijk.
De auteur van het onderwerp berekent hier gewoon bij een bepaald formaat de hoeveelheid arbeid nodig om tegen de wind in te fietsen of een berg te beklimmen
en vergelijkt deze grootheden. Hij heeft er zelfs een formule voor.

Maar je moet je niet gaan afvragen of dit in de barse realiteit ook tot op 10 cijfers achter de komma klopt.
De hoeveelheid arbeid blijft wel hetzelfde, maar hoe je die arbeid uiteindelijk levert is ook van groot belang.
Vermogen dat nu eenmaal als basis de spieractiviteit kent is vrij strikt afhankelijk van wetmatigheden, zoals de kracht-/snelheidsrelatie van AV Hill.

Goozzer is voor mij wel een bekende naam op dit forum, maar wie is toch dan Frans Rutten?

Met 13 km/h tegen de wind in fietsen staat ongeveer gelijk aan 13 km/h fietsen op een hellingsgraad van 6%.

Vermogenluchtweerstand:

W = 1/2*rho*CdA*v_w^2*v_r
rho =dichtheid lucht ~ 1.23 kg/m^3
CdA = constante voor vorm en frontaal oppervlak ~ 0.4
v_w = relatieve snelheid ten opzichte van de lucht im m/s = 53/3.6
v_r = relatieve snelheid ten opzichte van de grond = 13/3.6

Dit geeft een vermogen van 192 W voor de luchtweerstand. Nu gaat de TS berg op rijden met 13 km/h. Hierdoor is de rolweerstand hetzelfde. Het nieuwe te leveren vermogen is:

W = 1/2*rho*CdA*v_r^3 + M*g*v_r*% (ja sin(arctan(%)) is bijna gelijk aan % dus valide approximatie)
Hier in is het eerste gedeelte weer de luchtweerstand zonder wind, dus alleen met v_r
Het tweede gedeelte de potentiele energie toename door te klimmen. M de massa van Ts + fiets, g de zwaarte kracht constante 9.8 m/s^2, % de hellingsgraad. Herschrijven geeft:

% = (W-1/2*rho*CdA*v_r^3)/(M*g*v_r)

Nu aannemen dat de TS en fiets 80 Kg is, dan is de hellingsgraad 6.2 %



2 keer gewijzigd. Laatste wijziging: 01/02/2016 22:35 door Ben.

Leuke en interessante benadering Ben!
Je gaat uit van tegenwind van 40 km/u? Dat lees ik nergens.

Ja ik vertrouw blind op Velodroom die zei in de derde reactie dat 6 bft overeenkomt met windsnelheden van 39 tot 49 km/h.

6,2% komt wel dichter in de buurt bij mijn beleving dan 2-4%. Overigens moet ik beschaamd toegeven dat ikzelf alleen al 80 kg weeg Dus dan komt het gewicht van de fiets er nog bij (normale fiets). Weet niet of dat veel scheelt in de berekening.

Gaat dan richting de 5.6%

Linkebal Schreef:
-------------------------------------------------------
> 6,2% komt wel dichter in de buurt bij mijn
> beleving dan 2-4%. Overigens moet ik beschaamd
> toegeven dat ikzelf alleen al 80 kg weeg Dus
> dan komt het gewicht van de fiets er nog bij
> (normale fiets). Weet niet of dat veel scheelt in
> de berekening.

Dus Linkebal denkt, dat hij vandaag (gisteren dus) op een gewone fiets mind you (virtueel) een 13km helling à 6,2% heeft beklommen.
Ook nog met een normaal gewicht + hoeveel extra gewicht van de gewone fiets?, geen brekebeen als Alberto bijvoorbeeld.
Hoe was je tijd? Gemakshalve: 36:54 zeker? Kan ik je aanmelden bij de club van Robert?

Overigens 40km/h laat staan 49km/h tegenwind verlaagt je gemiddelde snelheid van een groot uur U (het zogenaamde WUR uur) met de helft. ADV 4w/kg.
En continu. Dan reed je zeker in een windtunnel.

De formule is overigens: y=0,0014x²

Het NK Tegenwindfietsen is overigens pas geweest.

> Bij zo'n extreme windstoot loopt de kracht nodig
> om het gebied van het dode punt te overwinnen zo
> hoog op dat heel moeilijk wordt, maar daarnaast
> kun je natuurlijk ook niet meer een goede
> trapcyclus afmaken. Je bent ook nog bezig het
> evenwicht te bewaren.

Vandaag dan ook maar het OV genomen

Ik voel me vrij om die tabel te wantrouwen
Ik doe nou eenmaal graag moeilijk.

Leuk! Wat is de bron van je formules? Ga ik zelf ook nog even puzzelen. Misschien even scrippie bouwen van het weekend.

>
> De vraag is of beide krachten makkelijk
> uitwisselbaar zijn. Luchtweerstand heeft alvast
> geen lineaire schaal. Massa en gravitatiekracht
> wel meen ik. Je moet dus voor jouw persoonlijke
> lichaamseigenschappen en houding op de fiets het
> snijpunt gaan berekenen tussen de ene functie en
> de andere. Boelveel werk, maar best een leuke
> exercitie voor afstudeerscripties
> bewegingswetenschappen (misschien al wel eens
> gedaan).
>

Dus omdat de luchtweerstand meer dan lineair toeneemt zijn klassementsklassementsrenners alleen in staat verschil te maken bergop of in de tijdrit.

Ik had de wind mee.

[en.wikipedia.org]

.



1 keer gewijzigd. Laatste wijziging: 02/02/2016 11:38 door Bromertà.

Hier staat het e.a. berekend:

Link

Wat Linkebal denkt, weet ik niet, maar wel lijkt me in de berekeningen van Ben de CdA waarde van 0,4 wat aan de lage kant, gezien het postuur (80 kg) en de normale fiets. Waar staat trouwens dat het om 13 km per uur gaat? De afgelegde afstand was dan weer wel 13 km.

Afijn, hier een aardig plaatje van de webstek fietsica.be

Het duurde inderdaad wel langer dan een uur.

Op dat plaatje kom ik nog het meest in de buurt van die 0.43 m2. En mijn gehark a la Mollema/Mancebo zal ook niet bijdragen aan de aerodynamica.

Het is ook niet zo belangrijk allemaal. Gisteren had ik echt het gevoel een col opgefietst te zijn en ik vroeg me gewoon af in hoeverre dat gevoel overeen komt met de wiskundige feiten

Hoentie Schreef:
-------------------------------------------------------
> Leuk! Wat is de bron van je formules? Ga ik zelf
> ook nog even puzzelen. Misschien even scrippie
> bouwen van het weekend.

Dat is het Geheim van Wielrennen door Hans van Dijk, Ron van Megen en Guido Vroemen. Blz. 171.