ギア比はパワーに影響しますか？

これは正しいSEではないかもしれないと言って序文を述べさせてください。Physics SEで質問することを検討しましたが、最初にここで試してみようと思いました。それが間違っている場合、移行されることに反対しません。

物理学の基本原則から、力は仕事/時間として計算されます。丘を登るライダーと自転車システムを考えてみてください。行われる作業は、下から上へのポテンシャルの違いであり、明らかに時間は上昇時間になります。

さて、私の質問は：

同じライダー、同じバイクの重量、同じ登り時間を想定して、ギアはパワーに影響しますか？また、登山は効率的であり、タイヤのスリップ、通常のペダリングなどがないと仮定します。

物理的な観点からは、答えはノーだと思います。電位の同じ違い、同じ時間、同じ力。しかし、ライダーの観点からは、よりハードな比率で登るために、より多くのパワーが使用されているように感じることは確かです。

その答えは、格差はシステムの理想化から来るということだと思います。自転車を閉じたシステムと見なすと、自転車に投入されたすべてのエネルギーが自転車を丘の上に運びますが、そうではありません。さらに、人体の非効率性も重要だと思います。しかし、私はまだ質問を解決できません。

私はあなたが力ではなく効率を意味すると思う。

私の意見では、主なトレードオフは、より高いrpmでの生体力学的損失の増加（基本的に筋肉摩擦）と、より低いrpmでのより高い力での血流の減少です。バランスは、ライダーと期間の両方に依存します。

では人間力のIHPVA誌、発行45（PDF、ここでインデックスは）彼らは51分で山ワシントンの上昇を受賞タイラー・ハミルトンの話を最大人力と呼ばれる紙であります：

「しかし、彼は23歯のコグで登りの多くに乗って、21で何度か急上昇しました。」もし彼が700mmの車輪を持っていたら、おそらくそうであるように、彼の平均ケイデンスは63 RPMだったでしょう。

記事全体を読む価値があり、同様の論文の索引を閲覧するのにお金がかかるかもしれません。

逆に、トップスプリンターはしばしば最終スプリントで150rpm以上になります。その時点で、彼らはピークパワーと生体力学的効率を交換しています。約130rpmで10秒間900W以上でピーク（> 8W / kg）でしたが、約350Wの1時間のパフォーマンスでは約80-90rpmのリズムを使用しました。

本当の答えはあなたに固有です。それはあなたの体の形、筋肉の種類、フィットネス、そしてより一時的な要因に依存します。また、実験によって最もよく答えられる質問であり、競合する場合はtr4ainingスケジュールの一部である必要があります。そうでない場合は、定期的に登山し、トレーニング日記を作成することをお勧めします。

長時間の登山の水分補給についても多くの議論がありました。水分を補給してより重い体重で開始するか、体重を減らすために少し脱水して実行する方が良いでしょうか？IIRC結論は、水分補給の方が優れていたということでしたが、参考文献が見つかりません。

同じライダー、同じバイクの重量、同じ登り時間を想定して、ギアはパワーに影響しますか？また、登山は効率的であり、タイヤのスリップ、通常のペダリングなどがないと仮定します。

まあ、それはあなたが測定している「パワー」に依存します:-)。

明らかに、自転車全体で行使される力は同じです。同じ速度で移動している場合、同じ力になります。

しかし、あなたの体が発揮する力は、さまざまな理由で異なる可能性があります。

• 筋肉はおそらく最も効率的な速度と力のレベルを持っているため、筋肉の動きを生み出すために体が発揮しなければならない化学エネルギー/力は異なります。
• たわみ、摩擦などによるさまざまなエネルギー損失プロセスは、ギアによっておそらく異なるでしょう。例えば、より低いギアではチェーンの動きが速くなり（したがって摩擦が大きくなります）、一方でチェーンの張力は低くなり、おそらく摩擦が減少します。また、より低いギアでは、チェーンの力に応じたフレームのたわみはおそらくより低くなります。

私の印象では（90から100 RPM程度のリズムで、人間のシステムは最も効率が良い（つまり、ペダルの力と運動の最適な比率）であるため、バックアップする情報源はありません）のために努力。

興味深いことに、最大出力のための最高のケイデンスは明らかにはるかに低いため、プロサイクリストはスプリントに高いギアと低いケイデンスを使用しますが、これは高いケイデンスよりもはるかに疲れるので、長距離では非効率です。

たぶんそれは、「等張性」と「等尺性」の仕事の違いでしょうか？

私が言いたいのは、例えば、人間が不動の物体を動かそうとするのに多大な努力（力、力、仕事）が必要だということです。それは壁や何かを押すことです。

ギアが高すぎると、プッシュしてプッシュしてどこにも行かない（どこにも行かないようにするためのパワー=> 0％効率）。

ギアが低すぎると、簡単すぎます。抵抗なしでスピンします。スピンレートは120 RPM程度に制限されています。つまり、無限に増加することはできません。したがって（低力で制限されたRPM）、出力する電力量に制限があります（理論上の最大電力よりも小さくなります）。

おそらく、すべての地形（上、下、レベル）で使用したい効率的な「ケイデンス」（おそらく90 RPM）があり、正しいこと（ギアを使用する正しい方法）は、ギアを継続的に調整することですa）一定の効率的なリズム（90 RPMなど）を維持するための地形。b）そのケイデンスで十分な力/出力を維持します（例：簡単すぎると思われる場合は高いギアに切り替え、難しい場合は低いギアに切り替えてケイデンスを維持します）。

もちろん、ギア比は、生成できる「潜在的な」パワーに影響します。急な坂を登るために最大限の筋肉の努力を考慮してください。チェーンの摩擦やその他の二次的な影響を無視すると、筋肉が生み出す最高の力で最速で丘を登ります。パワー= kxトルクxケイデンス（kはパワーの単位（ワット、馬力など）を決定する単なる定数です。高すぎるギアに乗っているので、前に進むことができないことに注意してください。丘（ケイデンスは0）。ケイデンスが0のとき、トルクは最大になり、パワーは0になります。ケイデンスを増やす（ギア比を下げる）と、トルクは減少します。ケイデンス（パワーに比例）が増加します。ギア比を下げてケイデンスを上げ続けると、最終的にエネルギー的に最適なケイデンス（EOC）に到達します。EOCでは、筋肉が生成できる力は最大です。EOCを超えるケイデンスを上げると、潜在的な最大電力が低下します。

ボトムライン：EOCに可能な限り近くスピンできるギア比を選択します。このケイデンスでは急な坂を最速で登ります。

注：パワーとケイデンスの曲線は逆さまの放物線のように見えます。これは、アーキバルドヴィヴィアンヒルが行った研究の直接の結果であり、アーキバルドヴィヴィアンヒルは、生物物理学のこのトピックや他の多くのトピックに関するノーベル賞を受賞しました。また、最大耐久性はおそらくEOC未満のケイデンスで発生することに注意してください。

ここにはいくつかの要因が関係しているため、答えは簡単ではありません。まず、Leonが指摘したように、ギアが非常に硬くて動かせない場合、車輪に動力が与えられません。そして、ギア比が非常に簡単なため、200 RPMで回転しているときに、車輪にわずかに小さな力がかかります。

しかし、もっと重要なことは、一定期間の平均パワーは、筋肉の働きの詳細に大きく依存しています。主にエアロビクス対アナロビックのエクササイズがあります。通常の血糖値で平均的なライダーの場合、約80 RPMを超えるライディングは大部分が好気性であり、約60 RPMを下回る（中途半端な）ライディングでは大きな嫌気性部分が生じます。有酸素運動は血糖を燃やすが、嫌気運動は筋肉に蓄積されたグリコーゲンを燃やす。

短期間（運動の強度と血流量に応じてどれだけ短いか）健康な筋肉は血糖とほぼ同じくらい効率的にグリコーゲンを燃やすことができますが、筋肉に蓄えられたグリコーゲンの量は多分十分です15〜30分間の高強度の運動（体のグリコーゲン貯蔵量を増やすことを目的としたトレーニングでは、数時間に増やすことができます）。

したがって、低RPMを生成する「困難な」ギアに乗ると、筋肉グリコーゲンがより急速に排出され、より急速な疲労につながります。そして明らかに、あなたが疲れるにつれて、あなたのパワー出力は低下します。（そしてもちろん、あまりにも「簡単な」ギアでのライディングは過度に高いRPMをもたらし、平均的なライダーの「最適な」RPMは一般に100未満です。）その間に、控えめなグリコーゲン消費量とやや増加した筋肉パワーをトレードオフします「ゆっくりと痙攣する」筋肉や他のいくつかの要因に関与することで得られます。（ダウンシフトをせずに短く急な丘を登るなど、短時間で需要の高い状況ではグリコーゲンが必要であることに注意してください。グリコーゲンが完全に使い果たされた場合、状況によっては実際に筋肉を傷つけることがあります。）

（そして、敏感な人では、一貫して難しすぎるギアを使用することで膝の怪我を引き起こす可能性があることを考慮するポイントもあります。）

私の理解では、そうすべきではありません。最も簡単な説明は、パワーアウトはパワーイン倍の効率に等しいということです（効率は、摩擦、空気抵抗、転がり抵抗、熱などによるエネルギー損失です）。ギアを変更しても、パワーは変わりません（その部分はすべてあなたにかかっています）。また、機械的な効率も変わりません。したがって、出力は変化しません。

もう少し詳しく言うと、電力とは、合計時間（P_avg = ΔW/Δt）の間に実行される作業の合計です。この場合、同じ期間にわたって検討しているためΔt、一定です。回転の状況でWは、加えられるトルク（回転力）に角速度（回転速度）を掛けたもの、またはがありW = τθます。ギアは、一定の仕事量を維持しながら、トルクと角速度の比率のみを変更します。言い換えると、より高いギアに行くには2倍のトルクが必要かもしれませんが、ペダルは半分の速度で回転します。ギアが低いと、2倍の速度で回転できますが、トルクは半分になります。仕事の出力は同じであるため、電力出力は同じです。

これは車輪速度にどのように影響しますか？まあ、同じことW = τθがあなたの車輪にも影響しますが、逆に（あなたの車輪はそれを後方に見ます：あなたがあなたのコグでペダルを踏んでいて、車輪がボトムブラケットに取り付けられていると想像してください）。ギアが低いとホイールにトルクがかかります（高加速が可能）が、それに応じて角速度（回転速度）が低くなります。より高いギアは、ホイールに大きなトルクをかけませんが（加速するのが非常に難しい理由です）、ホイールを狂ったように回転させます。理想的には、できるだけ高速で走行することで最高のスピードが得られます。

ただし、ここで人体が機能します。電力を生成するための2つの補完的なシステムがあります。より少ない電力を生成するが非常に長い持続時間の心血管系と、高電力を短時間でしか生成しない筋肉系です。理想的には、全力疾走しないときは、両方のシステムが維持できる限りの電力を生成する必要があります。その出力の合計（効率損失を差し引いたもの）が総出力であり、標高の変化、転がり抵抗、および空力により、その出力のどの部分が最終的にトルク対距離（およびギア比）に使用されるかが決まります。

お役に立てば幸いです。

いいえ、ギアとゲインの比率はパワーに影響しません。ライダーに違和感を覚えると仮定するのは正しいですが、他の3つの変数が等しい場合、パワーレートは同じになります。この場合、「簡単な」ギア比では、ケイデンスは同じ上昇時間（速度）を維持するために大幅に増加する必要があり、ライダーが同一であれば、作業率は同一です。ペダリングの速度の増加は、低ケイデンスでの「より硬い」ギアと比較した場合のワット数支出の差を補います。