SYMULATOR JAZDY – wpływ wagi pojazdu

Praktyczny test rowerów został przerwany moją kontuzją więc napisałem SYMULATOR JAZDY. Program będzie dostępny w POBIERAKU.

Najpierw podajemy parametry (w nawiasach wartości domyślne). Wzory wziąłem z odcinka książki zamieszczonego tu:

http://rowery.zbooy.pl/fizyka2.html

Jest tam pełno błędów, więc proszę się zbytnio nią nie sugerować. A niby wydawnictwo naukowe… Autor np. prawdopodobnie zamotał się przeliczając i myląc jednostki, we wzorze na tarcie nie uwzględnił prędkości, a na opór powietrza nie podał jednostek. Dodatkowo wzory zmodyfikowałem rezygnując np. z funkcji trygonometrycznych.

Wnioski z symulacji:

Testy dla pojazdów o masach 50 i 100 kg. Dla rowera to oznacza, że albo kolarza wysyłamy na miesiąc do Oświęcimia, albo rower pompujemy super-helem, tak by zamiast ciągnąć do ziemi z siłą 15 kg – wzbijał się w powietrze z siłą 35 kg (że też wcześniej nikt na to nie wpadł…). Trasy sztuczne. Moc 100 W.

  1. 10 stopni (18%) w dół, 609 m / 5 stopni (11%), 602 m:Masa 100 kg
    Czas 30 s / 40 s
    Prędkość 101 km/h / 74 km/hMasa 50 kg
    Czas 34 s / 43 s
    Prędkość 77 km/h / 58 km/hStosunek mas 100% – stosunek czasu 13% / 8%
  2. Płasko 609 m:Masa 100 kg
    Czas 77 s 142
    Prędkość 33 km/hMasa 50 kg
    Czas 69 s 131
    Prędkość 34 km/hStosunek mas 100% – stosunek czasu 12%
    Na dłuższym dystansie różnica maleje, a przy zniwelowaniu tarcia praktycznie zanika.
  3. 10 stopni (18%) w dół, 609 m / 5 stopni (11%), 602 m:Masa 100 kg
    Czas 531 s / 274 s
    Prędkość 4 km/h / 8 km/hMasa 50 kg
    Czas 268 s / 148 s
    Prędkość 8 km/h / 15 km/hStosunek mas 100% – stosunek czasu 98% / 85%

W udostępnionym programie zawarłem Trasę 3 z testu rowerowego, niestety profil tej trasy w google jest bardzo niedokładny…

Odpłatnie można u mnie zamówić wersję, do której wczytuje się trasę w formacie CSV stworzoną np. na tej stronie:

http://www.geocontext.org/publ/2010/04/profiler/pl/

Postanowiłem udostępnić również wersję 2 programu z możliwością wczytania trasy oraz dodanymi dwoma pojazdami – lżejszym i cięższym (ich symulacja jest mniej dokładna),  z ograniczoną do 30 km długością trasy. Domyślnym krokiem czasu jest 0.01 s. Prędkość średnia podana w m/s oraz zużycie energii w dżulach. Trasy tworzymy poprzez skopiowanie danych CSV np. do Notatnika (bez 1. linijki – nagłówka), dopisanie na końcu „0,0” i zapisanie do pliku. Dołączyłem również przykładową trasę.

Wersja płatna zawiera więcej opcji i możliwości.

Oto wyniki testów tak stworzonych rzeczywistych tras:

SYMULACJAS        M        T        P
TRASA: LUBON-POZNA      80     3141      200
   27771    27782       85     3171      200
                        90     3200      200
 
TRASA2: SCIEZKI         50     3732      200
   35221    35230       80     3896      200
                        85     3925      200
 
TRASA3: KROTSZA         90     1915      200
   17281    17309       80     1890      200
                        50     1818      200
                       120     1991      200
                                             OPOR POW.
TRASA4: BIELICE-ZL     120     6403      200      0,2
   21417    21719       90     5349      200
                        80     4970      200
                        50     3749      200
                        81     5008      200
            21705       50     4242      200      0,4
                       120     7458      200
 
 
                                             OPOR POW.
TRASA 5: SCIEZKI P      50     2783      200      0,2
   28214    28276       80     2851      200
                        81     2854      200
                        90     2879      200
                       120     2967      200
            28249       85     3585      200      0,4
            28271      120     3720      200
                        50     3500      200
 
TRASA6: OPALENICA-      90     4674      200      0,2
   42470    42475       85     4647      200
            42492      100     5836      200      0,4
                        50     5570      200
 
TRASA7: BISKUPICE-      50     1256      200      0,2
   12070    12096      100     1309      200
 
TRASA 8: KARPACZ 2009
   46347    46510       90     6094      300      0,2
                      87,5     6013      300
                        85     5933      300

Kolumny: S – DROGA, M – MASA. T – CZAS, P – MOC, OPÓR POWIETRZA

T1 : LUBON-POZNAŃ-MUROWANA, po prostej, w miarę płaska – ok. 53 min. jazdy, -5 kg daje nam ok. 30 s, czyli 1%
T2: po ścieżkach rowerowych – ok. 64 min, -5 kg daje ok. 30 s, 0,7%
T3: skrócona – 32 min, -10 kg daje 1,3%
T4: BIELICE-ZŁOTY STOK, po prostej, w zasadzie wirtualna – ok. 83 min, -10 kg daje 380 s, od 7.6-10% i im mniejsze wagi, tym większe różnice, tu zysk z niskiej wagi już jest dość wyraźny. Co ciekawe – przy zwiększeniu oporu powietrza przewaga niskiej masy jest jeszcze większa, a wydawać by się mogło, że powinno być odwrotnie.
T5: po ścieżkach pieszych – ok. 48 min, -10 kg daje 30 s, 0.8-1.1%. Tu mniejsze wagi i większy opór daje mniejsze różnice – odwrotnie niż w poprzednim przykładzie.
T6: OPALENICA-POZNAŃ – 78 min, -5 kg daje 27 s, 0.6% i 1% przy większym oporze
T7: BISKUPICE-BOGUCIN – 22 min, -5 kg daje 5s, 0.4%
T8: MARATON KARPACZ 2009 – 100 min, -5kg daje 161 s, 2.7%

Ostatnia trasa przy mocy 300 W, w końcu zawodowcy… Choć nie wiem jaką zawodnicy mają średnią moc w takich zawodach. W pozostałych trasach 200 W – to podobno moc wytrenowanego amatora. Nie wiem jaki ja jestem, ale średnia 33 km/h na trasie T6 to dla mnie b. dobry wynik, chyba tylko raz jechałem szybciej, gdy na najszybszym odcinku jechałem ok. 60 km/h przy burzy piaskowej.

Sumacja:

Trudno znaleźć trasę gdzie masa daje korzyść, musiała by być praktycznie bez podjazdów. Taka sytuacja występuje przez większość trasy 5, gdzie lżejszy pojazd wychodzi na prowadzenie dopiero pod koniec. Wszystkie nasze trasy dawały korzyść przy niższej wadze, choć tylko pierwsza miała minimalnie dodatni trend wysokościowy. Najczęściej 1 kg mniej wagi daje zysk czasowy ok. 0.1 % – 4 s na godzinę. Ale w maratonie wyszło 0.53% – 19 s na godzinę. Przy okazji widać, że warto czasem omijać góry – trasę 5, choć dłuższa od 4, pokonujemy znacznie szybciej zużywając znacznie mniej energii.

Uff… też błędów narobiłem… I uwaga – super-hel nie zmieni masy, przeciwdziała jedynie grawitacji…

Film prezentujący program:

https://youtu.be/a_9cR3SsnG0

Ten wpis został opublikowany w kategorii MOTORYZACJA, NAUKA, ROWERYZACJA i oznaczony tagami , , , , , , , . Dodaj zakładkę do bezpośredniego odnośnika.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.