チャリンコ考学【空気抵抗を考える(その3)編】

ジェロニモで?すsai.wingpen

【空気抵抗を考える編】の(その3)は、(その1)(その2)の応用編として
「向かい風」と「追い風」があった場合について考えます。

「向かい風」「追い風」がある場合の「空気抵抗」は、
「無風」の時の「空気抵抗」に、
★「向かい風」でしたら「走行速度」に加算
★「追い風」でしたら「走行速度」に減算
されることになります。
“絵的”には↓こうなります。

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・・・アレ?・・お気づきデスカァ?
チャリンコが変わっています (^ー^;
ナント! Cr-Moフレームからカーボンフレームへ!!
そ・そ・それも、あの有名な<ベルギー産:エディーメルクス>
ではア?リマセンカ!
そうです。名車“エディーメルクス EXM”なのです!
本当です。ロゴを拡大してみると・・・

め

ネ!ホントでしょ?

・・・話を戻します。

「向かい風」「追い風」の「風速」を仮に『2.5〔m/s〕』とします。
これは、「ビューフォート風力階級表」ナンゾというものから、
“軽風:顔に風を感じて、木の葉が動く”時の風速が『1.6?3.3〔m/s〕』
なので、その平均をとってみました。アンマリ“強い風”ではありません。

ということで、数値のが決まります。

数

「向かい風」が(+)され、「追い風」が(-)されることを考えて、
(その1)(その2)と同様に、〔抵抗→エネルギー〕と計算します。
まず、「空気抵抗」の式は↓こうなります。

式

「向かい風」の時の計算は↓こうなり、

計算

「追い風」の時は↓こうなります。

式

ここから〔動力→エネルギー→人間の消費エネルギー〕と計算すると、
「向かい風」の時の計算は↓こうなり、

式

「追い風」の時は↓こうなります。

式

以上をまとめると、
『「向かい風・風速 2.5〔m/s〕」のとき、平地を、時速20kmで
1時間チャリンコしたジェロニモは、空気抵抗に打ち勝つために
435kcalのエネルギーを消費した』
ことになり、
『「追い風・風速 2.5〔m/s〕」のとき、平地を、時速20kmで
1時間チャリンコしたジェロニモは、空気抵抗に打ち勝つために
24kcalのエネルギーを消費した』
ことになります。

『無風の時は 142kcal』に比べて
『向かい風の時は 435kcal』は“3倍キツイ”けど、
『追い風の時は 24kcal』は“6倍楽”ッテことになります。
コリャ?エライ差ですナ? (; ̄ー ̄A
どうりで「向かい風」はきつく、「追い風」は楽なワケだ!

「空気抵抗」は『速度の2乗に比例』しますが、
これに打ち勝つための『動力』は『速度の3乗に比例』
しているからです。
「無風の時の速度 5.56〔m/s〕」から
「向かい風の時の速度 8.06〔m/s〕」と速度が「1.45倍」になると、
動力は「3乗倍」、すなわち「1.45×1.45×1.45=3倍」になるワケです。

「空気抵抗」恐るべし・・・ってコトですナ?( ̄。 ̄ )y- ?

次回は、チャリンコ考学【転がり抵抗を考える編】のココロだ?!

【参考資料】
Wikipedia(インターネット百科事典)
「機械要素設計(1)」オーム社
「流体力学と流体機械の基礎」啓学出版

デハデハ!

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コメント

非公開コメント

な~るぅ!

どうも!天拳です。向かい風は3倍キツイ!うんうん!追い風では6倍楽ちん!うんうん!それに気持ちよさを加えると、さらに2倍きつくand楽になるような気がしますね!チャリは精神的にも左右されるスポーツですね!あと慣性の法則からすると、平坦コースではスピードに乗ってしまえば総重量が重い方が、向かい風に有利な気がしますが、カーボンバイクの様な軽いチャリの方が楽な気もします。ジェロ教授こんど教えてください!
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