Насколько больше энергии я бы потратил, если бы мой велосипед был на 2 кг тяжелее? [закрыто]

У меня есть велосипед весом 8 кг. 10-километровая поездка со средней скоростью 20 км/ч требует zкиловатт-часов энергии.

Насколько больше энергии я бы потратил, если бы добавил в свой рюкзак 2 килограмма?

Или наоборот: если бы я использовал такое же количество энергии, насколько бы я стал медленнее?

ОБНОВЛЕНИЕ: я спрашиваю из любопытства, а не из-за какого-то домашнего задания. Давно у меня таких не было :)

У меня есть друзья, утверждающие, что более легкий велосипед на 2 кг (например, гоночный вместо велокросса) даст мне серьезные преимущества из-за меньшего веса, хотя в велосипедном деле я любитель. Я, с другой стороны, не могу понять, почему это так важно, пока я не стану серьезно лучше. Во всяком случае, я не знаком с физикой, необходимой для расчета этого.

Если это поможет, давайте предположим подъем на 5 градусов с 0-5 км на 10 км/ч и спуск на 5 градусов с 5-10 км на 40 км/ч.

Обратите внимание, что домашние задания должны показывать больше усилий. Для получения более подробной информации, пожалуйста, ознакомьтесь с Политикой домашних заданий .
Это не подлежит ответу. Это зависит от того, насколько вы ускоряетесь/тормозите во время велопробега, от разницы высот между стартом и финишем и от аэродинамики велосипедиста. Сила, необходимая для ускорения и увеличения высоты, пропорциональна массе, но сопротивление воздуха вообще не зависит от массы.
@Volker Я полагаю, что нет ускорения и увеличения высоты. Вы всегда можете рассмотреть велосипед в вакууме. Но есть еще много переменных.
@Volker, я не согласен с тобой, что за это нельзя отвечать. Можно предположить, что сопротивление воздуха в обоих случаях будет выполнять одинаковую работу, поэтому оно не повлияет на разницу в выполненной работе. А ускорение/торможение никак не повлияет на проделанную работу, которая зависит только от массы и конечной скорости. Остается проблема высоты и потерь на трение, но их можно аппроксимировать.
Да, но тогда нужно знать, какая доля общей затраченной энергии пошла на преодоление сопротивления воздуха (и, возможно, других видов трения) из общей энергии. Без этой дополнительной информации нельзя дать ответ. Возьмем два крайних случая: сначала вы немного ускоряетесь на самолете, а затем едете с постоянной скоростью против ветра до конца. 2 кг мало что значат. Однако, если вы находитесь в горах, где воздух разрежен, но вы поднимаетесь по 30-процентному склону, прирост энергии составит почти 25%. Может быть, даже больше, если вам нужно останавливаться каждый километр
@neu242: Это действительно домашняя работа или ты пытаешься решить реальную проблему?
Недостаточно предоставленной информации. Какой сейчас вес велосипеда, какое количество передач в звездочках, какое давление в шинах и какой рельеф? Есть ли у велосипеда подвеска и насколько она жесткая в целом. Переменных, которые вам нужно учитывать, слишком много, чтобы их можно было сосчитать.
@Volker: Это проблема реального мира. Я не уверен, что эти два килограмма будут иметь большое значение (по крайней мере, для меня), но другие, кажется, не согласны.
Что ж, поскольку мы установили, что точный ответ дать сложно из-за слишком большого количества неизвестных, я бы посоветовал обратиться к эмпирическим данным. Профессиональные велосипедисты сбрасывают со своего велосипеда как можно больше, чтобы сделать его как можно легче. Они бы не стали этого делать, если бы это было бессмысленно, поэтому при езде на велосипеде на большие расстояния и когда секунды имеют значение, 2 кг тоже будут иметь значение. Кроме того, вес, который вы указали для велосипеда, не имеет значения. Если вы, ваш велосипед и снаряжение весите, скажем, 90 кг, то я согласен, что для любительского велоспорта 2 кг не должны иметь большого значения. Большинство условий трения в лучшем случае зависят от массы линейно, поэтому, по моим оценкам, это примерно на 2% сложнее.

Ответы (2)

Если вы делаете это из любопытства для конкретного маршрута: Самый простой способ получить приблизительную оценку — посмотреть на профиль высот вашего маршрута и предположить, что при спуске вы расходуете одинаковое количество энергии независимо от веса ( что может быть неточным) и основывать все изменения вашей энергии при подъеме в гору. Ваше изменение потребности в энергии на конкретном подъеме будет следующим:

Е с час а н г е "=" ( м н е ж − м о л д ) * г * час

Если вы знаете среднюю скорость на подъеме, ваше среднее изменение мощности только на этом холме будет:

п с час а н г е "=" ( м н е ж − м о л д ) * г * В а в г

Если вы проделаете это для всех холмов и предположите, что спуски и равнины имеют одинаковую мощность, вы можете усреднить все свои п с час а н г е для всех этих разделов и получить среднее значение п с час а н г е .

Если ваша поездка в основном плоская, я предполагаю, что ваша экономия энергии будет почти незаметной, если только, как кто-то не прокомментировал, вы просто все время останавливаетесь и ускоряетесь, пытаясь сохранить одну и ту же среднюю скорость для обоих состояний массы.

Если это вопрос домашнего задания: я думаю, что способ сделать это похож на ответ yankeefan11 здесь, используя Е "=" 1 / 2 * м * в 2 . Расстояние вступает в игру, когда вы хотите рассчитать изменение мощности.

Спасибо! Это не вопрос домашнего задания, я просто пытаюсь понять, как работает эта физика, и действительно ли эти два килограмма имеют большое значение. Я не уверен, что они есть :)
Если вы думаете о том, насколько «быстрее» вы можете ехать на велосипеде, который на 2 килограмма легче, то правда не так уж и много (хотя разница в 2 килограмма может быть большой разницей в деньгах на велосипеде). Самое важное в велосипеде — это то, что вы должным образом на нем сидите; при правильной установке вы сможете передать на велосипед столько же мощности, сколько и любой байкер с набором 10+ штук. Конечно, на скорость уходит не так много энергии... но, как я понимаю, вы просто тренируетесь с отягощениями ;)

Мы можем использовать тот факт, что наша энергия будет отдана в виде

Е "=" 1 2 м в 2
Итак, если предположить, что вы можете пренебречь сопротивлением воздуха и поддерживать ту же скорость, и все остается простым, дополнительная энергия, которая вам нужна:
Е н е ж − Е о л д
1 2 м н е ж в 2 − 1 2 м о л д в 2
1 2 в 2 ( м н е ж − м о л д )

Вы знаете разницу в массе, которую добавили, поэтому можете просто подставить свои значения.

Так что не имеет значения, путешествуете ли вы 10 или 20 км?
Оно делает. Энергия дается как .5 м в 2 , я сказал, что я предполагаю, что та же скорость сохраняется
Где это расстояние в ваших уравнениях?
я не учел...
Это всего лишь одна из форм энергии. Есть еще много вещей для езды на велосипеде.
Да, но его вопрос, похоже, просто HW спрашивает, как энергия связана с массой.
@ ja72: Я думаю, сопротивление воздуха будет более или менее одинаковым в обоих случаях? На самом деле я спрашиваю: «Имеют ли значение эти 2 килограмма в реальной жизни?».
Насколько больше энергии я бы потратил, если бы мой велосипед был на 2 кг тяжелее? [закрыто]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v