Возете моќност при возење по угорница
Пресметајте ги перформансите на погонот по угорница
Сега кога ги знаете вашите физички перформанси во форма на просечна моќност на погонот, порано или подоцна се поставува прашањето дали и вие можете да се справите со наклонот на ова при возење велосипед.
Поточно, станува збор за пресметување на висината на нерамнината, наклонот, патувањето по рид или планина. И со својата просечна погонска моќ, со која не се наддавате себеси и не кршите пот. На крајот на краиштата, возењето велосипед треба да биде забавно и преку упорност да им овозможи на почетниците удобно да поминуваат дури и подолги растојанија и наклони.
Во овој поглед, помеѓу двајца Диференцирани методи на пресметување. И пресметката
а) физичката способност да се искачува по скалите и
б) податоците за физичката изведба на погонот по угорница.
а) Пресметки при качување по скали
При качување по скали, на пример, лице кое е високо 1,82 м и тежина од 92,5 кг се качува по скалило, на пример, 80 скалила со висина од 17,5 см, се искачува на вкупната висина од 14 м и потребното време на пр. 68 Секунди запира со цел да се користат овие вредности за да се пресмета индивидуалната моќност на погонот, што одговара на механичката моќност на електричниот мотор, користејќи ја потенцијалната енергија (= позициона енергија):
= 186,82 W * 68 s = 12.703,76 Ws
= 92,5 кг * 9,81 м/с 2 * 14 m = 12 703,95 Nm
= 12 703,95 Ws/14 m = 12 703,95 Nm/14 m = 907,425 N
= 92,5 кг * 9,81 м/с 2 = 907,425 Н. →
м човек = Тежина /aЕрд = 907,425 Н./9,81 m/s 2 = 907,425 kg m/s 2 /9,81 м/с 2
Бидејќи пресметката се заснова на вредностите од примерот со пресметка на моќноста за качување по скали, ова обезбедува Fdrive = 907,425 N како движечка сила, но ова е Не од мускулната моќ, туку од потенцијалната енергија во врска со забрзувањето поради гравитацијата aErde = g = 9,81 m/s 2 пресметано како што следува:
= 92,5 кг * 9,81 м/с 2 * 14 м = 12 703,95 Нм (Види погоре)
= 12,703,95 Ws = 12,703,95/3,600 Wh = 3,53 Wh
Ако телото со маса mMensch = 92,5 падне вертикално надолу при слободен пад со забрзувањето поради гравитацијата gErd = 9,81 m/s 2, тогаш не само што ја апсорбира брзината, туку и ја претвора потенцијалната енергија Wpot во кинетичка енергија Wkin:
= Wpot = 12.703,95 Нм (видете погоре)
= √ (2 * 12 703,95/92,5) m/s = 16,57 m/s
= 16,57 * 3 600/1000 км/ч = 16,57 * 3,6 км/ч = 59,65 км/ч
Опасност: Со брзината на паѓање vFall како функција на кинетичката енергија Wkin како и масата маж станува збор за среден брзина!
Брзината на падот v Пад како функција на забрзувањето поради гравитацијата g = aErd = 9,81 m/s 2 за возврат се пресметува како:
За тоа среден Брзина на пад vFall, значи тогаш важи:
Додека вкупно 68 с се потребни за да се искачат по скалите, тоа се спушта многу побрзо во слободен пад, поточно нешто помалку од три секунди.
= Ѕ * 9,81 m/s 2 * 3,3782 s = 16,57 m/s
= 16,57 m/s * 3,6 km/h = 59,65 km/h
Користејќи ја брзината на паѓање vFall, средна вредност = 16,57 m/s, кинетичката енергија Wkin сега може да се пресмета како што следува:
Wkin = Ѕ m v 2 = Ѕ m man * v случај, значи 2
= Ѕ * 92,5 кг * (16,57 м/с) 2 = Ѕ * 92,5 кг * 274,565 (m/s) 2
= 12.698,63 Нм = 12 698,63 Ws (Види погоре!)
Сега може да се пресмета и вертикалното растојание опфатено за време на слободен пад sFall:
Случај = Ѕ a t 2 = Ѕ * aErd * (tCase, просек ) 2
= Ѕ * 9,81 m/s 2 * (Ѕ * 3,3782 s) 2 = Ѕ * 9,81 m/s 2 * 2,8531 s 2 = 13,99 m
б) Податоци за физички перформанси за погонски угорник
Сега кога знаеме како да ја пресметаме индивидуалната, физичка моќ на возење кај луѓето, имено со качување по скали, следниот чекор е да ги пресметаме физичките податоци на подолга обиколка со велосипеди.
За да можеме подобро да се справиме со прашањата за механичка и електрична енергија, механичка, потенцијална и кинетичка енергија, забрзување, брзина и сл., Прво се занимаваме со електричната моќност на моторот на педелекот, што се базира на законски ограничената погонска моќ на Pel = 250 W затоа:
Pel = UAkku * IMotor = 24 V * 10,42 A = 250 W.
Како што веќе знаеме, со идеална ефикасност од η = 1, електричната енергија испорачана на електричниот мотор се претвора практично 1: 1 во механичка моќност Pmech или подоцна, исто така, во погонска енергија Wmech како што следува:
= Пел = 250 W = 250 W/и = 250 кг (м/с) 2/и = 250 Nm/и
Сега знаеме со [Nm/s] единицата за мерење на механичката моќност Pmech , Но, сè уште не можеме да замислиме ништо попрецизно во врска со тоа, освен што е обезбедено, на пример, од движечката сила на моторот.
Ако моќноста Pel што ја обезбедува електричниот мотор на педелекот е дозволено да стапи во сила во одреден временски период, тој прво извршува електрична работа Wel, која потоа се претвора во механичка погонска енергија Wmech за погон:
Со единиците за мерење целата работа изгледа вака:
[W] = [Nm]/[s] = [N] * [m]/[s] →
Ако користите мерна единица [Nm/s] толкувано, тогаш тоа е механичката моќност Pmech Станува збор за механичка сила Fdrive, која придвижува тело со маса мембоди во одредено време, со толку многу метри по должина.
Но, сè додека механичката сила Fdrive делува на тело со маса mBody, колку подолго се поместува, тој опфаќа растојание sWeg. Во врска со ова се поставува прашањето дали и телото на масата mBody е постојано забрзано!
Значи, кога се движи тело со маса mBody, тоа не само што покрива одредено нишање на растојанието за одредено време tDuration, туку има и брзина поради неговото движење:
Ако, покрај тоа, брзината се менува при движење, со тоа што се зголемува стабилно, тогаш телото на масата mBody е забрзано:
v = v0 + v ' → v0 = почетна брзина
Соодветно на тоа, растојанието што е опфатено во временскиот прозорец 't е моменталната брзина v', односно промената на брзината Δ v по единица време Δ t со v ’= Δ s / Δ т и v ’= ds/dt = a * t, т.е околу забрзано Движење на тело со маса m!
Со количникот ds/dt затоа е моменталната брзина v ' во форма на дериват на просекот, односно средна брзина
v ' = ds/dt = a * t 'V' = моментална брзина
с = Ѕ a t 2 → s = при еднообразно забрзано движење
За добиената брзина vres тогаш важи:
и за тоа среден Брзина vMedium:
Ако одите на возење велосипед по должината на патеката велосипедска тура = 32,97 км презема и за ова времето tDuration = 2,75 ч потребно, тогаш просечната брзина (= просечна брзина) е без Почетна брзина v0:
v средно = обиколка на велосипед/tДолжина = 32,97 km/2,75 h = 11,99 km/h
Иако ја знаеме должината на велосипедската турнеја и просечната брзина (видете пресметка на калории), не знаеме дали и како велосипедот беше забрзан на него.
Меѓутоа, бидејќи движечката сила и со тоа движечката моќ постојано се користеше за велосипедската турнеја од А до Б од велосипедистот за време на возењето, таа се пресели од А до Б и ја зголеми брзината. Значи, мора да е забрзано за да се достигне средна брзина порано или подоцна на патувањето од А до Б.
Ако знаете дека постојано константно забрзување на рамнината од А до Б резултира со континуирано, линеарно зголемување на брзината, тогаш ова е функција на времето во смисла на градиентен триаголник:
v = f (t) = a * t → со = константа!
Во случај на еднообразно забрзано движење на тело, во кое забрзувањето е константно, брзината на масата постојано се зголемува линеарно, така што таа се зголемува линеарно како рампа. Максималната брзина се постигнува само на крајот од фазата на забрзување, т.е. на крајот на велосипедската турнеја во време t = 2,75 h:
v = v0 + a * t → v0 = почетна брзина со v0 = 0 km/h
Времето во целната точка Б во времето t = 2,75 ч крајната брзина достигна крај заради линеарна Подигнете се математички точни двојно одлична како просечната брзина vMean во текот на целото време на патување:
vEnd = 2 * vMean = 2 * 11,99 км/ч = 23,98 км/ч
= 23,98 км на час / 2,75 ч = ( 23,98 * 1 000 м/3 600 с)/( 2,75 * 3 600 с)
= ( 23,98 * 10 3 m/(3,6 * 10 3 s))/( 2,75 * 3,6 * 10 3 секунди)
= ( 23,98/3,6 м/с)/( 2,75 * 3,6 * 10 3 секунди) = ( 6,661 m/s)/( 9,9 * 10 3 секунди)
vEnd = aTuration * tDuration = 0,6728 * 10 -3 m/s 2 * 2,75 ч
= 0,6728 * 10 -3 m/s 2 * 2,75 * 3 600 s = 0,6728 * 10 -3 m/s * 2,75 * 3,6 * 10 3
= 0,6728 * 2,75 * 3,6 m/s = 6,66072 m/s = 6,66072 * 3 600/1 000 km/h
Во однос на растојанието поминато за време на велосипедската тура sWeg = 11,99 км на час * 2,75 ч = 32,97 км следи за механичката движечка сила Fdrive :
= 1.849,5 * 10 3 Св/32,97 10 3 м = 1.849,5 * Nm /32,97 м
Ако сега сакаме да знаеме дали правилно пресметавме, тогаш треба да ја одредиме механичката погонска сила Fdrive во електрична енергија пел преобрати.
Од мерните единици:
= 186,82 Ш * 2,75 * 3,600 с/32,97 км
= 186,82 Ш * 2,75 * 3,6 * 10 3 с/32,97 * 10 3 м
= 1 849,518 Ws/32,97 m = 56,097 Ws/m = 56,097 N
Дали се сеќавате што е 1 КС (= коњски сили)? Коњ со коњска моќност од 1 КС одговара на електричната моќност
1 КС = 0,73549875 kW = 735,5 W
Како резултат, едно лице на велосипед со моќност од Pel = 186,82 W остварува само 25,4%, т.е. околу четвртина од моќноста на коњот.
Друга индикација дека правилно ја пресметавме механичката сила на погонот би била забрзувањето.
Колку време проценувате дека велосипедистот треба да го забрза својот велосипед со вкупна маса на велосипед и велосипедист mbike = 92,5 кг до брзина од околу 15 км на час? Јас би рекол до три секунди:
= 15 км на час = 15 * 1 000 m/3 600 s = 4,167 m/s
s = v * t = 4,167 m/s * 3 s = 12,5 m
Како резултат, забрзувањето на велосипедистот ќе се пресмета како што следува:
Бидејќи процесот на забрзување со постигната брзина од 15 км/ч е врвна вредност, која е поставена само на крајот од временскиот интервал заради линеарно зголемување на брзината, ние треба да пресметаме само со просечната вредност на достигнатата максимална брзина во однос на просечната движечка сила Fmech:
= Ѕ * 15 км/ч = Ѕ * 4,167 м/с = 2,084 м/с
aMean = v значи /временски интервал = 2,084 м/с/3 s = 0,6945 m/s 2
Соодветно на тоа, ова одговара на механичката погонска сила Fmech на
Фмех = мбајк * сличен = 92,5 kg * 0,6945 m/s 2 = 64,24 kg m/s 2 = 64,24 N
Бидејќи просечната брзина на велосипедската турнеја со време на патување од tDuration = 2,75 h е само 11,99 km/h = 3,3306 m/s, просечната вредност на забрзувањето се намалува како што следува:
= 56.097 Н./92,5 kg = 56,097 kg m/s 2/92,5 kg = 0,6064 m/s 2
= 92,5 кг * 0,6064 м/с 2 = 56,092 kg m/s 2 = 56,092 N (Види погоре!)
Сега сè уште се поставува прашањето, во кое време се постигнува просечната брзина од 11,99 км/ч врз основа на претходно пресметаното забрзување од 0,6064 m/s 2:
= 11,99 км/ч / 0,6064 m/s 2 = 11,99 1 000 m/3 600 s / 0,6064 m/s 2
Како што можете да видите, потребно е скоро двојно повеќе време, 5,49 с, наместо 3 с, за да се постигне просечна брзина од 11,99 км/ч, заради пониското забрзување!
Растојанието sWeg опфатено за време на забрзувањето треба соодветно да се зголеми во споредба со првично пресметаната вредност од s = 12,5 m поради помалото забрзување:
= 11,99 * 1 000 м/3 600 с * 5,49 с
= 0,6064 m/s 2 * (5,49 с ) 2 = 0,6064 m/s 2 * 30,14 s 2 = 18,28 m
Во книгите за физика, формулата s = Ѕ a t 2 може да се најде во однос на подеднакво забрзаното движење со цел да се пресмета опфатеното растојание поради линеарното зголемување на брзината и наклонот триаголник со средната вредност е очекувано.
Бидејќи во горенаведените пресметки секогаш ја користиме средната вредност на брзината за подеднакво забрзано движење (= Просечна брзина), факторот на конверзија Ѕ не е потребен за формирање на просекот. -
Во врска со пресметката на перформансите, постои друга интересна формула што може да се искористи за да се провери дали правилно сме пресметувале досега.
>> 1 PS е дефинирана во DIN 66036 како моќност што треба да се обезбеди за движење на тело со маса m = 75 kg наспроти гравитационото поле на земјата (со стандардно забрзување 9,80665 m/sІ) со брзина од 1 m/s да се движат. Дефиницијата на ејмс Ват е слична. (...)
Конвертирано, ова одговара приближно на моќта што треба да ја потроши коњот за влечење за да се повлече количка со маса од 500 кг до 10 проценти наклон со брзина на одење (5,4 км/ч). Со лесен коњ од околу 750 кг маса, има дополнителни 1,5 КС, кои коњот треба да ги собере за да ја помести сопствената маса.
За споредба, континуираниот излез на возрасна личност со просечна големина е даден како 0,14 PS (100 вати), иако со соодветна обука, можни се 440 вати за еден час и 910 вати за 6 секунди (одговара на околу 1,2 PS).
= 56.097 Н. * (32,97 * 1 000 м/2,75 * 3 600 с)
= 56.097 Н. * (329,7 м/99 с) = 56.097 Н. * (3,3303 m/s)
Интересната работа во врска со формулата
е дека еден се користи за пресметување на погонската моќ никој Забрзување на велосипед и исто така никој Масовно велосипед потребни!
Исто така, учиме дека механичката погонска енергија Wmech производ на Kraft Fmech и Поминато растојание sWeg одговара на:
Ова се рефлектира и во единиците на мерка повторно: [Ws] = [Nm] = [kg m/s 2]
= 92,5 кг * 0,6064 m/s 2 * 11,99 км на час
= 56.092 kg m/s 2 * 11,99 * 1.000/3.600 м/с
Интересната работа во врска со формулата
е тоа за да се пресмета моќноста на погонот, масивниот товар , забрзувањето велосипед и просечна брзина на велосипед мора да знае.
Во пракса треба да се однесува на таков начин што механичката моќ на погонот Пмех најлесно се одредува со качување по скали. Велосипедот (вкупна) масовна м за возврат, може да се одреди со мерење на предните и задните тркала и самиот возач. Просечна брзина на велосипед Може лесно да се разгледаме низ опфатеното растојание и времето tDuration потребно за ова да се пресмета.
Последно, но не и најмалку важно, забрзувањето потоа може да се запре пресметајте со преуредување на формулата како што следува: