Вызывает ли рисование сопротивление лидеру?

27

Я знаю, что когда езжу рядом с другим велосипедистом, я трачу меньше энергии, чтобы ехать с той же скоростью. Но означает ли закон «Сохранения энергии», что ведущий велосипедист собирается расходовать больше энергии, чтобы позволить мне расходовать меньше?

(т.е. есть ли физическая причина злиться на кого-то, кто тянет позади вас?

кокос
источник
1
Как отметили несколько человек, на практике любая разница будет незначительной - но если вас интересует теоретический пример, вы можете попробовать обмен физическими стеками.
Каскабель
1
Меня очень интересует, является ли передний «объект» более быстрым, если за ним непосредственно следует объект. Даже если это идеальная ситуация, например, шарикоподшипники бегут по склону в контролируемой среде. Я поставил версию этого вопроса на physics.se: physics.stackexchange.com/questions/14535/...
ʍǝɥʇɐɯ
1
Даже если это не замедляет их, быть готовым может быть очень неприятно. Мне не нравится, когда меня зовут, меня даже несколько задетых невнимательных разработчиков ударило сзади.
Mac
3
На самом деле я недавно прочитал одну статью, в которой говорилось, что испытания в аэродинамической трубе показывают очень незначительное усиление лидера, хотя этого недостаточно, чтобы быть значительным, статистически или иным образом.
Даниэль Р Хикс
4
Вы не нарушаете сохранение энергии - вы просто делаете систему более эффективной, чтобы больше энергии было доступно для полезной работы. Сзади наездник, по сути, отбирает часть энергии у лидера, которая в противном случае была бы потрачена впустую.
Майк Баранчак

Ответы:

32

Нет, наоборот, ведущий гонщик также получает повышение.

Причина, по которой вы недовольны тем, что кто-то вас набирает, заключается в том, что они слишком близки, чтобы реагировать, если есть проблема - если вы уйдете, они будут вас наезжать.

Насколько я понимаю, толчок заключается в том, что соло-райдер эффективно перетаскивает объем воздуха низкого давления - вы выталкиваете воздух с пути, создавая объем высокого давления перед собой, но вытесненный воздух волшебным образом не закрывается в позади вас он вытекает, затем течет обратно, создавая объем «недостающего воздуха» позади вас. Если что-то заполняет это пространство, вы не будете втянуты в него. Есть упоминание о банде (езде) в Википедии, которая ссылается на статью об экспедиции, но не на первоисточник, который я вижу. Это объяснение распространено и имеет смысл, поэтому я никогда не гонялся за ним дальше.

Вот ссылка на видео из аэродинамической трубы, которое показывает, что ведущий гонщик получает небольшую выгоду от наличия составителя.

Кохи
источник
19

Я вспомнил эту ветку и подумал, что добавлю ссылку на пост, описывающий импровизированный эксперимент, который я провел на этой неделе , в котором проверялось влияние на потребляемую мощность тестируемого гонщика (172 см, 60 кг, женщина на велосипеде для гонок на треке, квази. - установившуюся скорость на внутреннем деревянном велодроме) другого гонщика (185 см, 80 кг, мужчина на велосипеде с масс-стартом в непосредственной близости), и сравнить это с потребностью в индивидуальной гонке на мощности у тестового гонщика.

В ходе испытаний были исследованы следующие местоположения другого гонщика относительно испытуемого:

  • непосредственно перед испытателем

  • езда рядом с тест-райдером (снаружи)

  • сразу за тест-райдером

  • полностью находиться вдали от тестового гонщика и не ездить по трассе (чтобы предоставить данные о потребляемой мощности соло для тестируемого гонщика)

Я использую сложные технологии для оценки аэродинамики водителя в режиме реального времени, и у меня была возможность провести этот эксперимент на крытом велодроме (Дунк Грей Велодром, Сидней), чтобы мы могли, по крайней мере, провести такой эксперимент в хорошо управляемой, без ветра, с низкой челюстью угловые условия.

Тестовые прогоны были повторены для проверки и подтверждения результатов. Протоколы испытаний и анализ данных предоставляют значения для кажущегося значения CdA (коэффициент сопротивления х фронтальной площади, единицы: м ^ 2) для каждого из условий испытания. Затем я использую кажущиеся данные CdA, чтобы показать потребность в мощности для тестируемого, чтобы поддерживать среднюю скорость 40 км / ч.

Это ссылка на мою статью , которая включает ссылки на другие эксперименты и опубликованные научные материалы по данной теме.

Вот сводка данных в виде диаграммы и таблицы, которые показывают мощность, необходимую для того, чтобы тестируемый вел машину со скоростью 40 км / ч, когда он ехал в одиночестве, а другой гонщик находился в различных относительных положениях:

введите описание изображения здесь

введите описание изображения здесь

Таким образом, по сравнению с мощностью, необходимой (195 Вт) для нее, чтобы поддерживать 40 км / ч (средняя скорость круга) на велодроме:

  • Чертеж сразу за другим наездником дает огромное преимущество (-76 Вт, -39%). Там нет сюрпризов.

  • Сразу за спиной гонщик (~ 1/2 зазора колеса) обеспечил преимущество ~ -7W (-3%) для ведущего гонщика.

  • Поездка наездника прямо рядом с ней (боковой зазор между колесами ~ 0,8 м - 1,0 м) создала дополнительную потребность в мощности ~ 10 Вт (+ 5%).

Результат 7 Вт (3%) преимущества для ведущего гонщика, когда гонщик находится позади, соответствует предыдущим экспериментальным результатам и опубликованным исследованиям. Таким образом, хотя эффект невелик, и его трудно почувствовать во время езды, он является реальным эффектом, по крайней мере, в условиях слабого ветра.

Результат параллельной поездки, показывающий дополнительную потребляемую мощность в 10 Вт (5%) в условиях низкой скорости рыскания, является более новым и имеет интересные последствия для событий формирования команды (например, преследование команды и испытание времени в команде) и смены гонщика.

Конечно, разные морфологии гонщика, индивидуальные аэродинамические свойства, конфигурации трассы и условия ветра дадут разные результаты в этом импровизированном эксперименте, но я подумал, что он тем не менее интересен.

alexsimmons
источник
1
Хороший репортаж Алекс. Когда вы говорите близко или сразу позади, насколько это близко? Я представляю себе 1/2 колесо.
andy256
Хороший отчет действительно. Кроме того, насколько близко были райдеры в конфигурации бок о бок?
Ду
1
Что касается бок о бок, то, что вы обычно ожидаете, катаясь на велодроме, так что колеса будут на расстоянии ~ 0,8-1,0 м друг от друга. то есть один наездник на черной линии, а другой на красной линии (эти линии находятся на расстоянии 0,8 м друг от друга).
alexsimmons
1
Я обновил сообщение с этой информацией
alexsimmons
1
Вы должны опубликовать этот ответ на вопрос стека физики - здесь есть «Реальная наука», а не просто догадки.
Criggie
13

Ответ ... это зависит.

Обычно, уменьшая / заполняя вакуум, который существует за ведущим гонщиком, следует ожидать, что составитель даст небольшое повышение лидера (хотя он и не находится рядом с усилением, получаемым составителем). Но динамика жидкости - сложная вещь, и, вероятно, существуют конфигурации (основанные на движении в несколько миллиметров, так или иначе), в которых лидер может быть замедлен. Я бы не ожидал, что отрицательный эффект будет происходить очень часто.

Большее влияние на лидера оказывают требования, предъявляемые к нему, чтобы поддерживать устойчивый темп и лучше выражать свои намерения. Многие склонны считать эту ответственность стрессовой.

Даниэль Р Хикс
источник
Основное предположение здесь не совсем верно. Существует такая вещь, как эффект Камма, когда аэродинамическая форма в форме слезы более аэродинамична, если отрезать хвост в виде слезы. Это хорошо известно в автомобильном дизайне.
ʍǝɥʇɐɯ
Конечно, эффект Камма не означает, что усеченная капля более эффективна, только то, что он не менее эффективен, и транспортное средство сохраняет дополнительную длину, вес и сопротивление хвоста. В случае составления чертёж несет на себе «расходы» этих предметов.
Даниэль Р Хикс
4
(И все это, конечно, предполагает, что условия, о которых мы говорим, не включают в себя крюк для захвата, который я использую для фиксации на лидере, чтобы мне не приходилось крутить педали.)
Даниэль Р. Хикс,
... Я считаю, что виртуальная фольга Kamm Trek Triathlon "KVF" должна быть самой аэродинамической на велосипеде. Я полагаю, что вся маркетинговая ажиотаж, которая приходит мне в голову, не вызывает сомнений, поэтому фигура Камма на велосипеде должна быть в миллион раз лучше, чем слезинка. Где были мы?
ʍǝɥʇɐɯ
11

Нет.

Единственная причина злиться на составителя - это если они небезопасны или не берут свою очередь.

Закон сохранения: упрощение, но в этом случае, если нет чертежей, дополнительная энергия для разделения воздушного потока просто теряется, когда турбулентность разрушается.

Кен Хайатт
источник
8

Если вы достаточно близко, чтобы попасть в их Слипстрим , вы можете по существу убить их сопротивление. Это может быть похоже на повышение, потому что ветер, который ранее тянул их назад, теперь переносится в твой зад и больше не сосет.

Вот фотография стекающего потока пули (след), на котором вы можете видеть воздух, всасывающий пулю в обратном направлении.

введите описание изображения здесь

Нет никаких «физических» причин для того, чтобы кто-то злился на то, что вы следуете за ним так близко, на самом деле физика доказывает обратное, если только они не хотят этого сопротивления, чтобы помочь им тренироваться, например, как бегуны будут использовать парашют. Кроме этого, вы могли бы рассматривать тормозной путь в чрезвычайной ситуации, «личное пространство» и обмен ходом, как причины вежливости для следования или нет.

BillyNair
источник
9
В моем (очень кратком) опыте в качестве лидера главная причина не «ценить» кого-то, пишущего, состоит в том, что это накладывает на вас гораздо больше бремени, чтобы поддерживать относительно устойчивый темп, сигнализировать обо всех движениях и т. Д. «свежо», как правило, это не проблема, но в конце долгого дня вы можете выглядеть как змееподобный зять, когда чертите слишком близко.
Даниэль Р Хикс
Но 2-й может и должен проверить ситуацию перед вами, чтобы предсказать, что подъемы, препятствия, повороты и т. Д. Превентивно замедляются (собственный опыт - когда расстояние, скажем, 10-20 см, вы должны быть осторожны).
Том
5

Если есть аэродинамическая разница, она настолько мала, что на практике она совершенно незаметна.

В спейлинге сопротивление, испытываемое передним гонщиком, в подавляющем большинстве преобладает, рассекая воздух перед ним.

Возможно, вы думаете о гонке на велодроме? Часто случается так, что второй гонщик обгонит снаружи, быстро взорвав всю энергию, которую он сэкономил, оставаясь позади первого парня. На последнем круге гонки передний парень может реагировать только на ускорение и удержание прохожего перед последним поворотом. Таким образом, передний парень может повесить прохожего «на просушку» на повороте, заставляя его не только поддерживать ускорение, но и преодолевать большее расстояние вокруг поворота.

Такая гоночная ситуация может заставить кого-то поверить, что передний гонщик получает какое-то преимущество, когда второй парень прыгает. Это иллюзия. Фронтмен все время должен «работать на это».

Angelo
источник