Что может вызвать переменное сопротивление воздуха в безветренный день?

Я регулярно езжу на работу. Я обнаружил, что в некоторые дни, когда нет заметного ветра, я чувствую, что сопротивления воздуха почти нет, и так легко ехать на скорости. Кроме того, здесь относительно тихо, ветер не ревет в ушах.

В другие дни, когда нет заметного ветра, такое ощущение, что я еду в супе. Очень трудно разогнаться, а воздух в ушах довольно шумный.

Я обсуждал с моими коллегами, и они часто говорят, что они имеют тот же эффект в те же дни, что и я наблюдал. Хотя они также движутся в том же направлении, что и я, поэтому я не могу исключить очень слабый встречный ветер, вызывающий воспринимаемую разницу.

Возможные объяснения:

  • В эти дни слабый попутный или встречный ветер.
  • В дни, когда я более отдохнувший или энергичный, я могу чувствовать, что поездка проходит относительно легко.

Есть ли другие объяснения, которые могли бы помочь? Высокая влажность или зоны повышенного давления?

Иногда я получаю этот эффект «легкости», но пришел к выводу, что это связано с попутным ветром. Я даже не воспринимаю это как ветерок... но когда я катаюсь для удовольствия, мои поездки обычно представляют собой петли, поэтому, как только я меняю направление, я это чувствую.
Да, это попутный ветер. Это практически бесшумно, потому что вы не отстаете от ветра, а воздух не сильно движется относительно вас.

Ответы (4)

TLDR; Если предположить, что приведенные ниже расчеты верны, сопротивление воздуха между жаркими влажными днями и прохладными сухими днями увеличивается примерно на 10%. Добавьте к этому небольшой, но незаметный попутный или встречный ветер, и вполне возможно, что разница в крейсерской скорости между двумя днями составит 4–5 миль в час.

Сопротивление воздуха - это основная сила, которую велосипедист должен преодолевать на типичных крейсерских скоростях. Согласно одному онлайн-калькулятору , при типичном шоссейном велосипеде, расслабленной посадке при езде и крейсерской скорости 18 миль в час 75% мощности гонщика используется для преодоления сопротивления.

Судя по вашему профилю, вы живете в Мельбурне, Австралия, который практически находится на уровне моря. Используя другой онлайн-калькулятор , плотность воздуха при температуре 50˚ и влажности 0% составляет 1,24 кг/м³. При температуре 90˚ и влажности 100% плотность воздуха составляет 1,13 кг/м³. Таким образом, в холодный и сухой день сопротивление воздуха увеличивается примерно на 10% по сравнению с жарким и влажным днем.

Согласно уравнению сопротивления,

F_D = \frac{1}{2} \pho v^2 C_d A

сила сопротивления линейно зависит от давления воздуха. Увеличение плотности на 10 % означает увеличение усилия, необходимого для преодоления сопротивления, на 10 %. Мгновенная мощность определяется уравнением

P(t) = F \cdot v

Предполагая постоянную выходную мощность и 75% этой мощности, предназначенной для преодоления сопротивления воздуха, вы получите снижение общей скорости примерно на 7% (1 / 1,075). Мы начали с крейсерской скорости 18 миль в час, поэтому упрощенно ваша скорость в холодный и сухой день составит 93% от 18 миль в час или 16,75 миль в час. Я бы сказал, что этого достаточно, чтобы заметить.

Конечно, маловероятно, что эти два дня пройдут рядом. Но если вы сравниваете поездку в полдень непосредственно перед или после шторма с поездкой поздним вечером в сухой день за несколько дней до и/или после, вполне возможно, что вы можете оказаться где-то на приблизительном расстоянии в 1 милю в час.

Тем не менее, даже небольшой встречный и попутный ветер могут существенно повлиять на вашу скорость. На сайте Шелдона есть графики, показывающие испытания в аэродинамической трубе. Особенно,

Испытания в аэродинамической трубе

показывает, что при изменении угла ветра со встречного на попутный при ветре 5 миль в час гонщик, путешествующий с «нормализованной» скоростью 25 миль в час (при условии отсутствия ветра), ускорится примерно с 22 миль в час до 28 миль в час. Разница в скорости водителя при изменении скорости ветра кажется линейной, поэтому экстраполяция назад, даже что-то вроде встречного ветра со скоростью 2 мили в час по сравнению с попутным ветром приведет к разнице примерно в 3 мили в час. Это определенно заметно. Находясь в аэродинамической трубе, эти тесты не проводились с сопротивлением качению, поэтому скорость 25 миль в час в аэродинамической трубе, вероятно, эквивалентна нашему более раннему предположению о скорости 18 миль в час на открытых дорогах.

Если вы объедините эффекты и сравните поездку поздним вечером в сухой день при слабом встречном ветре с поездкой ранним днем ​​во влажный день с легким попутным ветром, вы, вероятно, получите разницу в 4-5 миль в час между двумя днями. Это огромно.

Потрясающий ответ, спасибо. Я думаю, что разницы в 10% от количества энергии, которое мне нужно приложить для поддержания постоянной скорости, было бы достаточно, чтобы заметить. Отличные данные.
Это придирка к вашему комментарию, но она ближе к разнице в мощности 7,5% при постоянной скорости, разнице в скорости 7% при постоянной мощности. Также не забудьте принять, если вы считаете, что это лучший ответ. :)
Да, я всегда принимаю... просто даю несколько дней на сбор отзывов :)

В дни с высокой влажностью воздух имеет меньшую массу из-за большего количества H2O, который легче обычных весов O2, CO2 и N2. В дни высокого давления вам нужно оттолкнуть больше массы. Температура воздуха также играет роль – горячий воздух менее плотный, чем холодный. Поэтому в жаркий день с низким давлением и высокой влажностью требуется отталкивать меньше массы.

Это имеет измеримое значение для самолета, однако я понятия не имею, движется ли велосипедист достаточно быстро, чтобы это можно было измерить. Я полагаю, что это, скорее всего, незаметный ветер и ваше собственное благополучие (или его отсутствие)

Я бы сказал, что это имеет значение в езде на велосипеде. На олимпийском велодроме ее подогревали, чтобы воздух был более разреженным, чтобы велосипедисты ехали быстрее.
А попытки установления мирового часового рекорда предпринимаются на большой высоте и, вероятно, также в теплом воздухе, чтобы иметь как можно меньше сопротивления воздуха. Возможно, что различия невелики, поскольку они важны для спорта (для попытки установления мирового часового рекорда прибавка всего лишь нескольких метров в течение часа может иметь значение между успехом или неудачей), в то время как для поездок на работу ими можно пренебречь. .

Хотя физики говорят нам, что мы полны его, многие велосипедисты, по крайней мере, «осознают», что сопротивление ветра больше относительно влажным, но прохладным утром.

(И, конечно же, если вы и ваши коллеги выпивали вместе накануне вечером, это может иметь какое-то отношение к этому.)

я обожал второй абзац

В этой статье о сопротивлении качению упоминается в качестве отступления:

(Позже мы обнаружили, что температура сильно влияет на сопротивление качению шин.)

Если изменение часто происходит в одно и то же время и таким же образом, как это подробно описано выше, оно может привести к чему-то очень заметному.

Во-вторых, я бы предположил, что мокрая дорога вызовет дополнительное сопротивление качению, так как шина должна двигаться в сторону или набирать немного воды во время качения. Я, конечно, могу обнаружить дополнительный дорожный шум в дождливые или даже влажные дни, так что эта энергия должна откуда-то исходить.

Я часто обнаруживаю, что в те дни, когда немного сыро, я на самом деле двигаюсь быстрее. Не настолько мокрый, чтобы ехать по лужам, но достаточно мокрый, чтобы все ямы были заполнены водой. Я предполагаю, что вода заполняет очень маленькие дыры в дороге, из-за чего даже старые дороги кажутся новым асфальтом.
@Kibbee Если вода на дороге взаимодействует с вашими шинами, вы определенно потеряете больше энергии, разбрызгивая воду, чем могли бы сэкономить, уменьшив неровности дороги. Вода ведет себя полностью неэластично (в физическом смысле) при соответствующих скоростях и силах, в то время как ваша шина ведет себя достаточно эластично (опять же в физическом смысле). Так ваша шина сохранит энергию, которую рассеет вода.
Что может вызвать переменное сопротивление воздуха в безветренный день?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v