Необходима е допълнителна мощност за увеличаване на теглото
Колко тегло означава, когато се качвате нагоре?
Да кажем, че отивам на планина с надморска височина 1000 м и тя е доста стръмна: 10%. Да кажем също, че мога да поддържам 250 вата. Ако добавя мотора към тегло от 1 кг, мога ли да определя колко бавен (във времето) ще бъда? Колко секунди ще загубя?
Моля, покажете ми формулата и изчислението на това и не се колебайте да разработите цялата тема.
4 отговора
Ако приемем, че правите стартово положение и стигате до пълна спирка на върха на хълма. Простото изискване е да имате нужда от енергия, за да се движите отдолу нагоре. По-голямата част от необходимата енергия ще бъде за повишаване на потенциалната енергия на полезния товар (вие и моторът). По същество ще създадете кинетична енергия (преместване на мотора), като трансформирате химическата енергия в тялото си. Ще има загуби поради топлина, триене с пътната настилка и въздушно съпротивление.
Засега ги игнорираме (те не са нищожни, но усложняват изчислението).
Потенциална енергия (PE) = m * g * h
g = гравитационно ускорение
PE е пропорционално на m, така че 10% увеличение на масата ще увеличи PE с 10%. В смисъл, че ще ви трябват 10% повече кинетична енергия, за да стигнете до върха на същия хълм.
Мощността се прави (енергия), разделена на времето:
W = работа или енергия в джаул
t = време за извършване на работата.
Ако вашата мощност е постоянна, можем да пренаредим уравнението
така че с постоянна мощност, гравитационна височина и височина времето ще се увеличава пропорционално на нарастването на масата, дадено от горното уравнение.
Ако няма устойчивост на вятърния въздух, той ще стане по-малко подходящ, колкото по-бавен сте. Триенето ще се увеличи поради увеличаване на теглото. Стръмността на хълма е теоретично без значение при това изчисление. Получете същото количество гравитационна потенциална енергия, когато имате еднаква маса на една и съща височина. Така че не би трябвало да има значение теоретично дали хълмът е 10% или два пъти по-дълъг и 5%.
Въпреки това, докато генерирате енергията, която трябва да създадете от химическата енергия и има само толкова много неща, които можете да генерирате наведнъж. Мускулите ви ще станат неефективни и затова на по-стръмни хълмове може да ви е необходима повече енергия от най-стръмните. Така че при по-висока устойчивост на вятър на хълм, тя може да стане по-малко подходяща, но мощността (колко енергия можете да извлечете с времето) към съотношението на теглото ще се превърне в най-важния фактор.
Това, което се опитвам да подчертая в последния абзац, е, че енергията, необходима, за да ви вкара във вашето тяло и тялото ви да се движи напред, не е същата като обикновената кинетична енергия, необходима за достигане на върха на хълма. Въпреки това, при равни условия, промяната на масата ще има същия ефект върху времето, което споменахме в уравненията.
Ако бях добавил килограм тегло към мотора в едно каране, щях да бъда възможно най-бавен (във времето).?
Ако приемем, че вие и масата на мотоциклета 100 кг (в кръгли цифри), допълнителен килограм причинява 1% увеличение на теглото, т.е. 1% увеличение на потенциалната енергия, свързана с изкачването на хълма.
Ако вашата мощност е постоянна, това означава 1% увеличение на времето.
Въпреки това, част от вашата мощност ще надвишава вятъра и съпротивлението при търкаляне, а не потенциалната енергия. Ако само половината от вашата мощност отива за потенциална енергия (която зависи от теглото), а половината е постоянна (независимо от теглото), мисля, че това би означавало увеличение с 0,5% с течение на времето.
Има смисъл, не мисля, без да кажа колко вата извеждам, да кажа, че правя 250W
Това, което написах по-горе, не се влияе от общата ви мощ; промяната е относителна, а не абсолютна: тоест тя е 1%, без значение каква е 1% от нея.
Част от това движи ръката ми в изявлението ми е „Ако силата ви е постоянна“: което е вярно, ако имате по-добър контрол върху инструментите си (така че можете да намалите нивото си с 1%, за да се приспособите към растеж с 1 % от теглото и следователно от усилието).
Всъщност промяната не е линейна: например, ако има наддаване на тегло от 1000 kg, т.е. 1000% вместо 1%, ще трябва да се подредите толкова много, че да можете да вървите толкова бавно, че да не можете остава изправен на двуколесно колело. За сравнително малки наддавания на тегло обаче очаквам разликата в усилията (и следователно, чрез посоченото по-горе движение на ръката, разликата в продължителността) да бъде приблизително линейна.
Джаулът е нютонметър и също е вата секунда. Гравитацията е около 9,81 нютона/килограм.
Увеличението с 1 кг от 1000 фута ще се увеличи с 0,4536 кг 304,8 метра. Това би било 9,81 * 0,4536 * 304,8 = 1356 джаула или 1356 ват-секунди.
Максималната продължителна мощност на мощността вероятно е в общия диапазон от 300 вата (а „круизите“ биха били някъде около половината), така че ще трябва да използвате цялата си енергия за около 4,5 секунди, за да повишите тази половина. килограм. (Или, за да се постави в перспектива, около 19 минути за вдигане на 250-килограмов велосипед + 1000-футов ездач.)
За вашите предполагаеми 250 вата, това би било 5,4 секунди за един паунд или 22,6 минути за 250 паунда. Това би довело до скорост от 10 000 фута на разстояние от 10 000 фута. (Имайте предвид, че падането доста под около 200 вата ще доведе до прекалено бавна скорост, за да останете изправени, особено като се има предвид, че колкото по-бавно вървите, толкова повече енергия трябва да отделите, опитвайки се да останете в вертикално положение.)
Разбира се, това пренебрегва загубата на вятър и съпротивлението при търкаляне и следователно времето, необходимо за "изминаване на разстоянието" на земята. Съпротивлението при търкаляне би било същото като на земята, но съпротивлението на вятъра ще бъде по-ниско, защото се движите по-бавно, а съпротивлението на вятъра обикновено е по-високо от двете. Така че трябва да добавите към часовете по-горе, може би 1/2 или 2/3 от времето, необходимо за изминаване на същото разстояние на полето. За 10% степен, това би било моментът да изминете 10 000 фута или около 1,9 мили. При 15 км/ч това би било около 7,5 минути, така че може би добавете половината от това.
Плъхове -- Току-що разбрах, че въпросът е в кг и метри.
„Ако добавя 1 кг тегло на мотора си за едно пътуване (10 000 метра до 10%), колко бавен (във времето) ще бъда (ако приемем мощност от 250 вата)?“
Това би било 9,81 * 1 кг * 1000 метра * = 9810 вата-секунди. При 250 вата, за 38,84 секунди, благодарение на добавянето на 1 кг.
И ми хрумва. че може да се използват едни и същи изчисления назад, за да се изчисли грубо мощността на мощността, като се има предвид тегло, средна скорост и среден наклон. Това вероятно би било по-точно от много други схеми за оценка на мощността.