वायु घनत्व को प्रभावित करने वाले कारक हैं: ऊंचाई, वायु तापमान, वायु आर्द्रता और बैरोमीटर का दबाव। कैलकुलेटर: http://barani.biz/apps/air-density/
विभिन्न वायु घनत्वों पर सवारी पावर आउटपुट और स्पीड को कैसे प्रभावित करती है?
विभिन्न वायु घनत्वों में पावर आउटपुट
जवाबों:
बस इस सवाल पर वापस आ रहे हैं क्योंकि कुछ विचार हैं।
ओपी ने केवल (बैरोमीटर का) हवा के दबाव का उल्लेख किया है और जरूरी नहीं कि ऊंचाई हो। मैं केवल बैरोमीटर के दबाव से शुरू करूंगा और ऊंचाई के प्रभाव पर वापस आऊंगा।
समान ऊंचाई पर विशिष्ट बैरोमीटर का दबाव भिन्नता, और इसलिए ऑक्सीजन (O2) के आंशिक दबाव पर प्रभाव, इतना बड़ा नहीं होता है कि किसी की शक्ति उत्पन्न करने की क्षमता पर ध्यान दिया जा सके, हालांकि वे उस गति को प्रभावित करने के लिए पर्याप्त हैं जिसे प्राप्त करने के लिए पर्याप्त हो बिजली उत्पादन दिया। यह सब शहर के बारे में सामान्य सवारी में ध्यान देने योग्य नहीं हो सकता है, लेकिन समय परीक्षण सवार बैरोमीटर के दबाव के आधार पर तेज या धीमी गति से प्राप्त करने में सक्षम होंगे।
एक ही ऊंचाई पर हवा के दबाव में 10% की भिन्नता नहीं होगी। उदाहरण के लिए, बहुत कम दबाव वाले दिन के बीच का अंतर (उदाहरण के लिए केंद्रीय निम्न दबाव क्षेत्र @ 970 hPa के साथ 2 से 3 चक्रवात) और बहुत उच्च दबाव (जैसे ठीक दिन @ 1030 hPa) केवल 6% है।
चूंकि आप एक तूफान या चक्रवात में सवारी करने की संभावना नहीं रखते हैं, शर्तों के लिए बैरोमीटर के दबाव में उतार-चढ़ाव आप वास्तव में सवारी करेंगे, आमतौर पर केवल कुछ प्रतिशत हैं। फिर भी, एक समय परीक्षण रेसर के लिए, 40 किमी से अधिक के पाठ्यक्रम में कम और उच्च दबाव के दिनों के बीच वायु घनत्व में अंतर 30 सेकंड के अंतर के परिणामस्वरूप हो सकता है, अन्य सभी चीजें समान हो सकती हैं।
अकेले बैरोमीटर के दबाव में परिवर्तन के कारण वायु घनत्व इससे अधिक हो सकता है। वायु घनत्व मुख्य रूप से बैरोमीटर का दबाव, वायु तापमान और ऊंचाई का एक कार्य है।
बैरोमीटर के दबाव में वृद्धि के साथ वायु घनत्व बढ़ता है, और यह तापमान और ऊंचाई में वृद्धि के साथ कम हो जाता है। आर्द्रता का वायु घनत्व पर बहुत कम (नगण्य) प्रभाव होता है लेकिन पूर्णता के लिए, आर्द्रता बढ़ने से वायु घनत्व कम हो जाता है।
प्रदर्शन पर ऊंचाई का प्रभाव
यदि हम साइकलिंग प्रदर्शन पर ऊंचाई के प्रभाव पर विचार करते हैं, जैसा कि अन्य ने कहा है कि दो प्राथमिक कारक हैं:
मैं। स्थायी शक्ति उत्पन्न करने की आपकी क्षमता पर शारीरिक प्रभाव ओ 2 के आंशिक दबाव में बढ़ती ऊंचाई के साथ कम हो जाता है, और
ii। भौतिक घनत्व कम होने के कारण भौतिकी प्रभाव, जिसका अर्थ है कि समान बिजली उत्पादन (ceteris paribus) के लिए उच्च गति प्राप्त कर सकता है।
शारीरिक प्रभाव
जैसा कि हम उच्च ऊंचाई और वायु घनत्व की बूंदों पर चढ़ते हैं, "पतली" हवा का मतलब ऑक्सीजन के आंशिक दबाव में कमी है, जो एरोबिक चयापचय के माध्यम से बनाए रखने वाले बिजली उत्पादन को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है। बिजली की हानि 20% या उससे अधिक हो सकती है जो इस बात पर निर्भर करता है कि हम कितनी ऊंचाई तक जाते हैं, और ऊंचाई के लिए हमारी व्यक्तिगत प्रतिक्रिया।
एरोबिक एथलेटिक प्रदर्शन पर ऊँचाई के प्रभाव की जांच करने वाले कुछ प्रकाशित शोधपत्र हैं और इन सूत्रों से ऊँचाई के कार्य के रूप में शक्ति के नुकसान का अनुमान लगाया गया है। पेरोननेट एट अल द्वारा 1989 के पेपर में से एक, बैसेट एट अल द्वारा 1999 के पेपर से दो, एक अर्जित और गैर-प्रशंसित एथलीटों के लिए एक-एक था। उन लोगों को जोड़कर, मैंने क्लार्क एट अल द्वारा 2007 के अध्ययन के आधार पर एक चौथा सूत्र तैयार किया है। प्रासंगिक कागजात हैं:
पेरोननेट एट अल ने अभिजात वर्ग साइकिल चालक के बिजली उत्पादन पर ऊंचाई के प्रभाव का अनुमान लगाने के लिए वास्तविक विश्व साइकिलिंग घंटे के रिकॉर्ड से अनुभवजन्य डेटा का उपयोग किया। ऊंचाई प्रेरित बिजली हानि का आकलन करने में इस्तेमाल की जाने वाली मान्यताओं में कुछ त्रुटि हो सकती है; विशेष रूप से प्रत्येक राइडर के लिए शक्ति का अनुमान लगाने के लिए उपयोग किए जाने वाले तरीकों के कारण न तो बिजली और न ही वायुगतिकीय ड्रैग के गुणांक को वास्तव में मापा गया था।
डॉ। डेविड बैसेट, जूनियर द्वारा पुराने वाट्सएप फोरम एफएक्यू आइटम के अनुसार, दो बैसेट एट अल सूत्र उच्च प्रशिक्षित या कुलीन धावकों के चार समूहों के एरोबिक प्रदर्शन पर ऊंचाई के प्रभाव की जांच करने वाले पहले पत्रों से प्राप्त किए गए थे। इसलिए जब ये सूत्र साइकिल चालकों से प्राप्त नहीं हुए थे, तब भी हम उन लोगों से साइकिल चालकों के लिए एरोबिक क्षमता के नुकसान को सामान्य कर सकते हैं।
अंत में, क्लार्क एट अल द्वारा किए गए अध्ययन ने शिखर ऑक्सीजन उपयोग (VO2), सकल दक्षता और दस अच्छी तरह से प्रशिक्षित पर साइकिल बिजली उत्पादन पर प्रभाव को मापा, लेकिन गैर-ऊंचाई वाले साइकिल चालकों और ट्रायथलेट्स का परीक्षण 200, 1200, 2200 और 4 के सिमुलेशन ऊंचाई पर सवारों द्वारा किया गया। 3200 मीटर। उन्होंने कई कारकों की जांच की, जिनमें अधिकतम 5 मिनट की बिजली उत्पादन, VO2 और 200 मीटर पर प्रदर्शन के सापेक्ष सकल दक्षता, साथ ही साथ उप-अधिकतम VO2 और सकल दक्षता शामिल हैं।
मैंने इन आंकड़ों का उपयोग पेरोननेट एट अल और बैसेट एट अल (जो अन्य उत्तरों में से एक में सूचीबद्ध तालिका में संख्याओं को बनाते हैं) से समान सूत्र उत्पन्न करने के लिए किया था। बेशक 1-घंटे की शक्ति में 5 मिनट की शक्ति के बराबर कमी की धारणा है। क्लार्क एट अल ने 5 मिनट की अधिकतम शक्ति की तुलना में VO2 चोटी में थोड़ा अधिक कटौती की, और ऊंचाई के साथ 5 मिनट की अधिकतम शक्ति में सकल दक्षता में कोई बदलाव नहीं हुआ। तो वहाँ कुछ अवायवीय चयापचय योगदान संभवतः अंतर बना रही है। उप-अधिकतम दक्षता का कुछ नुकसान हुआ, जो कि 3200 मीटर के सिम्युलेटेड थे।
मैंने इस उदाहरण के लिए फॉर्मूला के आधार डेटा के रूप में VO2 पीक में गिरावट के बजाय 5-मिनट की शक्ति में कमी का उपयोग करने के लिए चुना, और सूत्र द्वारा लाइन में लाने के लिए समुद्र के स्तर की समतुल्यता के लिए सूत्र को ऑफसेट करने के लिए एक समायोजन लागू किया। पेरोननेट एट अल और बैसेट एट अल। जब आप रिपोर्ट किए गए डेटा को देखते हैं, तो प्रत्येक सिम्युलेटेड ऊंचाई पर परीक्षण समूह के भीतर निश्चित रूप से परिवर्तनशील बदलाव होते हैं, इसलिए सूत्र प्रत्येक सिम्युलेटेड ऊंचाई के लिए समूह औसत पर आधारित होता है।
उसके सूत्र इस प्रकार हैं:
x = समुद्र तल से किलोमीटर ऊपर:
पेरोननेट एट अल:
समुद्र स्तर की शक्ति का अनुपात = -0.003x ^ 3 + 0.0081x ^ 2 - 0.038% x - 1
बैसेट एट अल अल्टिट्यूड-एक्सिलिएटेड एथलीट (ऊंचाई पर कई सप्ताह): समुद्र तल की शक्ति का अनुपात = -0.0112 x ^ 2 - 0.0190x + 1 R ^ 2 = 0.973
बैसेट एट अल गैर-ऊंचाई वाले एथलीट (ऊंचाई पर 1-7 दिन): समुद्र तल की शक्ति का अनुपात = 0.00178x ^ 3 - 0.0143x ^ 2 - 0.0407x + 1 R ^ 2 = 0.974
सीमन्स फार्मूला क्लार्क एट अल पर आधारित: समुद्र तल की शक्ति का अनुपात = -0.0092x ^ 2 - 0.0323x + 1 R ^ 2 = 0.993
और चार्ट के रूप में वे निम्नानुसार दिखते हैं:
अब ध्यान रखें कि ये प्रत्येक अध्ययन में उपयोग किए गए नमूनों के लिए औसत हैं और व्यक्तिगत भिन्नता मौजूद हैं, इसलिए किसी भी व्यक्ति का प्रभाव इस सीमा में होगा लेकिन कम या ज्यादा हो सकता है।
भौतिकी प्रभाव
अब निश्चित रूप से एक प्रदर्शन के नजरिए से, आप बिजली उत्पादन में वृद्धि के रूप में खो देते हैं, हालांकि प्रदर्शन में वृद्धि होती है क्योंकि कम वायु घनत्व का मतलब है कि आप समान बिजली उत्पादन (और वायुगतिकी) के लिए उच्च गति पर यात्रा कर सकते हैं।
भौतिक विज्ञान काफी सीधा है और शारीरिक प्रभाव के विपरीत यह सभी के लिए समान रूप से लागू होता है। एक उदाहरण के रूप में मैंने साइकिल चलाने के विश्व घंटे रिकॉर्ड के भौतिकी पर ऊंचाई के प्रभाव की जांच की, और दिखाया कि वायु घनत्व में कमी कैसे बढ़ती है, इसका मतलब है कि एक ही बिजली उत्पादन के लिए तेजी से यात्रा कर सकता है, या दूसरा रास्ता लगा सकता है, बिजली की मांग कम हो जाती है किसी भी गति के रूप में ऊंचाई बढ़ जाती है।
इसके परिणामस्वरूप इस चार्ट में, जो कि वायुगतिकीय ड्रैग अनुपात (W / m ^ 2) की शक्ति और 47km / h से लेकर क्रिस बोर्डमैन के 56.375km / h रिकॉर्ड तक की गति के संबंध को दर्शाता है।
संक्षेप में, जैसे-जैसे ऊंचाई बढ़ती है, वायुगतिकीय ड्रैग अनुपात की शक्ति उसी गति के लिए कम हो जाती है।
शारीरिक और भौतिकी दोनों का शुद्ध प्रभाव पड़ता है
जब हम दोनों को मिलाते हैं, तो यह परिणाम है:
यह व्याख्या करने के लिए उचित रूप से सरल होना चाहिए, लेकिन फिर भी मैं कुछ स्पष्टीकरण प्रदान करूंगा।
क्षैतिज अक्ष ऊंचाई है और अंधेरे ऊर्ध्वाधर रेखाएं दुनिया भर में विभिन्न पटरियों की ऊंचाई का प्रतिनिधित्व करती हैं।
ऊर्ध्वाधर अक्ष समुद्र स्तर की गति प्राप्य का अनुपात है।
घुमावदार रंग की रेखाएं दोनों में से प्रत्येक के ऊपर प्रकाश डाला गया सूत्र का उपयोग करके बिजली में कमी के संयुक्त प्रभाव का प्रतिनिधित्व करती हैं, वायु घनत्व में कमी के साथ संयुक्त होकर एक ही शक्ति के लिए अधिक गति को सक्षम करती है।
उदाहरण के लिए, यदि हम ग्रीन लाइन (बैसेट एट अल एक्सीलिएटेड) को देखें, तो यह दर्शाता है कि एक साइकिल चालक के रूप में ऊंचाई बढ़ जाती है, वे लगभग 2,900 मीटर तक एक उच्च गति को बनाए रखने में सक्षम होते हैं, और ऊंचाई में किसी भी और वृद्धि से गिरावट दिखाई देती है। गति में प्राप्य, के रूप में बिजली के नुकसान वायु घनत्व में कमी पल्ला झुकना शुरू करते हैं।
एगेल स्विटरलैंड में ट्रैक लंदन पर 1% की गति प्राप्त करने का प्रतिनिधित्व करता है, जबकि एगुस्कालिएंट्स में सवारी करने पर गति में 2.5% से 4% के बीच लाभ होगा। मेक्सिको सिटी के लिए और आप थोड़ा और अधिक हासिल कर सकते हैं, लेकिन जैसा कि चार्ट से पता चलता है, वक्र बाहर समतल करना शुरू करते हैं, और इसलिए जोखिम वी इनाम शेष राशि स्पेक्ट्रम के जोखिम भरे अंत की ओर अधिक सुझाव देते हैं।
फिटकरी इसलिए अच्छे लाभ के मामले का प्रतिनिधित्व करती है लेकिन हवा कम होने के कारण रिटर्न कम हो जाता है। एक बार जब आप 2,000 मीटर से अधिक ऊपर हो जाते हैं, तो गति का लाभ कम होने लगता है, और आखिरकार वे कम होने लगते हैं, जिसका अर्थ है "मीठा स्थान" ऊंचाई।
कैविट्स, और कुछ हैं लेकिन सबसे महत्वपूर्ण हैं:
किसी भी व्यक्ति की मीठी जगह की ऊंचाई उनकी व्यक्तिगत प्रतिक्रिया पर निर्भर करेगी
प्लॉट की गई रेखाएं अध्ययन किए गए एथलेटिक समूहों के लिए औसत का प्रतिनिधित्व करती हैं;
उपयोग किए गए सूत्र में वैधता का एक सीमित डोमेन होता है, जबकि प्लॉट की गई रेखाएं इसके परे होती हैं;
इन पर विचार करने के लिए केवल प्रदर्शन कारक नहीं हैं, लेकिन दो सबसे महत्वपूर्ण हैं।
मुझे संदेह है कि ऊंचाई के साथ प्रदर्शन में गिरावट बहुत अधिक तेजी से घटित हो सकती है, जबकि यहां कई के लिए सुझाव दिया गया है। फिर भी, समान सिद्धांत लागू होते हैं भले ही आपकी व्यक्तिगत प्रतिक्रिया ऊंचाई सीमा के निचले छोर पर हो, और यह कल्पना करना कठिन है कि कोई भी क्यों सुझाव देगा कि कम से कम मध्यम ऊंचाई वाले ट्रैक पर जाने का प्रदर्शन दृष्टिकोण से एक बुरा विचार है।
यदि आप कुछ और पढ़ना चाहते हैं, तो मैं इन मुद्दों को यहां तीन ब्लॉग मदों में शामिल करता हूं:
http://alex-cycle.blogspot.com.au/2014/09/wm2-altitude-and-hour-record.html
http://alex-cycle.blogspot.com.au/2014/12/wm2-altitude-and-hour-record-part-ii.html
http://alex-cycle.blogspot.com.au/2015/06/wm2-altitude-and-hour-record-part-iii.html
मम्म मीठे रेखांकन! सहायक जानकारी की बहुत सराहना की जाती है।
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क्राइगी
मैंने इस उत्तर को बेहतर ढंग से प्रस्तुत करने के लिए कुछ दयनीय प्रश्न संपादित किया है। आपके प्रयासों के लिए धन्यवाद!
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आजुलशिवा
कोई दिक्कत नहीं है। किसी के प्रश्न को उस सीमा तक संपादित करने के बारे में निश्चित नहीं है, हालांकि (इस तरह की जानकारी की खोज करना आसान बनाने के अलावा)। कभी-कभी प्रश्न खराब लग सकते हैं लेकिन कुछ गलत धारणाओं को ठीक करने के लिए एक अच्छा मौका है, और इससे निपटने के लिए मेरी प्रतिक्रिया संरचित थी। अब मेरी प्रतिक्रिया संदर्भ से बाहर है। शायद यह बेहतर होगा कि संदर्भ के लिए ओपी के मूल पाठ को वहीं छोड़ दिया जाए और इसके बजाय स्पष्टीकरण टिप्पणियों के साथ इसे शीर्ष पर रखा जाए।
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अलेक्ससिमों
यह मेरा अपना प्रश्न था :) मैंने इसे ठीक कर लिया है क्योंकि यह वायु घनत्व के बारे में है जो वायुदाब नहीं है। और मैंने कई आवारा सवालों को एक में समेट दिया है। हां, आपकी प्रतिक्रिया के कुछ अंश संदर्भ से बाहर दिखते हैं, लेकिन केवल इसलिए कि मुझे दबाव और घनत्व के बीच का अंतर प्रतीत नहीं हुआ और पिछले प्रश्न को वास्तव में ऐसा लगा कि मुझे पता नहीं था कि मैं वास्तव में क्या पूछ रहा था। इसे और अधिक संपादित करने के लिए स्वतंत्र महसूस करें, मुझे यकीन है कि आप I से बेहतर काम करेंगे।
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अज़ुलशिव
मेरे पास हाल के अध्ययनों को देखने का कारण था, और इस पर ध्यान दिया गया: ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27710149 ने दिखाया 12 धीरज प्रशिक्षित पुरुष साइकिल चालकों ने समुद्र तल से औसतन 10.5% की गिरावट का अनुभव किया, जिसकी सवारी करते समय 2000 मीटर की ऊंचाई तक सिम्युलेटेड थे। एक ही रक्त लैक्टेट स्तर, कथित परिश्रम और मानव संसाधन के साथ 70% सापेक्ष VO2max की उप-अधिकतम तीव्रता। 2000 मीटर पर 10.5% बिजली का नुकसान शीर्ष चार्ट में रेंज के बीच में धमाकेदार है, क्लार्क एट अल के आंकड़ों के अनुरूप और उस अध्ययन (बैंगनी रेखा) से प्राप्त सूत्र में प्लॉट किया गया है।
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एलेक्सिमोंन
निम्नलिखित चार्ट प्रशिक्षण चोटियों ब्लॉग पर एक दिलचस्प लेख में पाया जा सकता है । इससे आपको अपने पावर लेवल को रिकॉर्डिंग के हिसाब से एडजस्ट करने में सक्षम होना चाहिए।
क्या आप हमें बता सकते हैं कि पेरोननेट और बैसेट का क्या अर्थ है? क्या वे अलग-अलग परीक्षा परिणाम या कुछ और हैं? इसके अलावा, इसकी जिज्ञासा यह है कि उपार्जित कॉलम 99.90% से शुरू होता है जहां गैर-उच्चारण 100% से शुरू होता है।
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Criggie
हां, बैसेट और पेरोननेट दोनों ने अपने डेटा से व्युत्पन्न समीकरण के साथ प्रत्येक, वैज्ञानिक पेपर प्रकाशित किए। लिंक किए गए लेख में दोनों पत्रों को संदर्भित किया गया है। 99.90% समीकरणों द्वारा निर्मित घटता के कारण होगा। मुझे संदेह है कि किसी को भी 0.1% एफ़टीपी से अधिक चिंता होगी क्योंकि यह दुनिया के सर्वश्रेष्ठ राइडर्स के लिए 0.5W से भी कम के बराबर है
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एंडी पी
शून्य पर शून्य शून्य वास्तव में मॉडल में अधिक आत्मविश्वास को प्रेरित करता है। मैं कल्पना करता हूं कि समुद्र तल से नीचे प्रशिक्षण केवल नीदरलैंड, डेथ वैली, डेड सी और दुनिया भर के कुछ अन्य स्थानों पर संभव है। इसलिए सवारियों को उनकी सामान्य ऊंचाई तक ले जाया जाएगा।
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Criggie
यदि यह ऊंचाई है, जिसके बारे में हम बात कर रहे हैं, तो पहले हमें ऊंचाई की बीमारी के बारे में चिंता करनी होगी, जो एक रैखिक संबंध नहीं है, लेकिन एक बाइनरी के करीब है।
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क्रेग हिक्स
ऊंचाई बढ़ने के साथ बिजली नीचे जाती है। लेकिन ऑफसेट हवा का घनत्व समानांतर (एक बिंदु तक) में घटता है। और यही कारण है कि ऊंचाई पर कई घंटे के रिकॉर्ड का प्रयास किया गया है। इष्टतम स्पष्ट रूप से 3500 मी है। जिससे गति में वृद्धि से सत्ता में नुकसान होता है। इसलिए ला पाज़ (बोलीविया) में वेलोड्रोमों की लोकप्रियता 3400 मी और मेक्सिको सिटी वेलोड्रोम की 2230 मी।
टायर दबाव और रोलिंग प्रतिरोध की धारणा के लिए डब्ल्यू / आर - एक हालिया लेख था जिसने उच्च टायर दबावों के बारे में मिथक को खारिज कर दिया था - उच्च टायर दबाव के कंपन से उत्पन्न ऊर्जा में नुकसान का मतलब था कि निचले टायर दबाव वास्तव में "सामान्य" से अधिक तेज था “सड़क की सतह।
वायुगतिकी निरर्थक है क्योंकि मैं अपनी शक्ति को समायोजित करना चाहता हूं। सवाल यह होगा कि 3400 मीटर की दूरी पर सवारियों को कितनी शक्ति मिलेगी। यह कोई उत्तर नहीं है।
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अज़ुलशिव
@AzulShiva इस उत्तर की समीक्षा करने में मुझे पता चलता है कि यह आपके प्रश्न को संबोधित करता है, हालाँकि शायद उस तरीके से नहीं जिस तरह से आपको उम्मीद थी। चूंकि आप कह रहे हैं कि यह कोई जवाब नहीं है, शायद आप अपने प्रश्न को संपादित करके यह स्पष्ट कर सकते हैं कि आप क्या खोज रहे हैं। मुझे 4 प्रश्न चिह्न दिखाई देते हैं, जिससे मुझे लगता है कि यह बहुत व्यापक है ।
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andy256