さまざまな空気密度での出力

空気密度に影響を与える要因は、高度、気温、湿度、気圧です。電卓：http : //barani.biz/apps/air-density/

異なる空気密度でのライディングは、出力と速度にどのように影響しますか？

いくつかの考慮事項があるため、この質問に戻ってきます。

OPは（気圧）気圧のみを言及し、高度は必ずしも言及していません。気圧のみから始めて、高度の影響に戻ります。

同じ高度での典型的な気圧変動、したがって酸素の分圧（O2）への影響は、発電能力に気づくほど大きくはありませんが、それらが達成できる速度に影響を与えるには十分です与えられた出力。街を走る一般的なライディングではそれほど目立たないかもしれませんが、タイムトライアルライダーは、気圧に応じて、より速いまたはより遅い時間を達成することができます。

同じ高度で気圧が10％変動することはありません。たとえば、非常に低圧の日（たとえば、中央低圧ゾーンが970 hPaのカテゴリ2〜3のサイクロン）と非常に高い圧力（たとえば、1030 hPaの晴れた日）の差はわずか6％です。

ハリケーンやサイクロンに乗る可能性は低いので、実際に乗車する状況での気圧の変動は通常、わずか数パーセントです。それでも、タイムトライアルレーサーの場合、40 kmを超えるコースでは、低圧の日と高圧の日の空気密度の違いにより、コース上の時間に30秒の違いが生じる可能性があり、他のすべての条件は同じです。

気圧のみの変化により、空気密度はそれ以上に変動する可能性があります。空気密度は、主に気圧、気温、高度の関数です。

気圧は気圧の上昇とともに増加し、気温と高度の上昇とともに減少します。湿度は空気密度に非常に小さい（無視できる）影響を及ぼしますが、完全を期すために、湿度を上げると空気密度が少し低下します。

高度がパフォーマンスに与える影響

高度がサイクリングパフォーマンスに与える影響を考慮すると、他の人が述べたように、2つの主要な要因があります。

私。O2の分圧が高度の増加に伴って減少するため、持続可能な電力を生成する能力への生理学的影響、および

ii。空気密度が低下すると、物理学に影響を与えます。つまり、同じ出力（ceteris paribus）でより高速を達成できます。

生理学的影響

高度が上がると空気密度が低下するため、「薄い」空気とは酸素分圧の低下を意味し、好気性代謝を通じて維持できる出力に悪影響を及ぼします。電力の損失は、私たちがどれだけ高くなるか、および高度に対する個人の反応に応じて、最大20％以上になることがあります。

高度が好気性の運動パフォーマンスに及ぼす影響を調査するいくつかの発表された論文があり、高度の関数としてのパワーの損失を推定するこれらの式から開発されました。Peronnetらによる1989年の論文から1つ、Bassettらによる1999年の論文から2つあり、それぞれ1人は順応しているアスリートと非順応しているアスリートに関するものでした。これらに加えて、クラークらによる2007年の研究に基づいて、4番目の式を生成しました。関連する論文は次のとおりです。

PéronnetF、Bouissou P、Perrault H、Ricci J .: 高度と使用された材料によるサイクリストの時間記録の比較。

バセットDR Jr、カイルCR、パスフィールドL、ブローカーJP、バークER .: サイクリングの世界時間の記録の比較、1967年から1996年：経験的データによるモデリング。

クラークSA、ブルドンPC、シュミットW、シンB、ケーブルG、責任KJ、Woolford SM、Stanef T、ゴアCJ、Aughey RJ： 急性の効果はよく訓練されたサイクリストのパワー、パフォーマンス上の適度な高度とペーシング戦略をシミュレート。

Peronnetらは、実際の世界のサイクリングアワー記録からの経験的データを使用して、エリートサイクリストのパワー出力に対する高度の影響を推定しました。高度による電力損失の推定に使用される仮定には、いくつかの誤差がある可能性があります。特に、各ライダーのパワーを推定するために使用された方法が原因であり、空力抵抗のパワーも係数も実際には測定されていません。

デイビッドバセットジュニア博士による古いWattageフォーラムFAQ項目によると、2つのバセット他の式は、高度に訓練されたまたはエリートランナーの4つのグループの有酸素運動に対する高度の影響を調査した以前の論文から導き出されました。したがって、これらの式はサイクリストから導出されたものではありませんが、サイクリストの有酸素能力の喪失にそれらを一般化することはできます。

最後に、Clarkらの研究では、200、1200、2200、 3200メートル。彼らは、200メートルでのパフォーマンスに対する最大5分の出力、VO2と総効率、および最大以下のVO2と総効率など、いくつかの要因を調査しました。

これらのデータを使用して、Peronnet et alおよびBassett et al（他の回答の1つにリストされている表の数値を構成する）の式に似た式を生成しました。もちろん、1分の電力が5分の電力と同等に削減されるという仮定があります。クラークらは、5分間の最大電力よりもVO2ピークがわずかに大きく減少し、高度が5分間の最大電力で総効率に変化がないことを指摘した。そのため、おそらくその差を形作るいくつかの嫌気性代謝の寄与があります。シミュレートされた3200メートルで、最大以下の効率のいくらかの損失が見られました。

この例では、VO2ピークの低下ではなく、5分のパワーの減少を数式のベースデータとして使用することを選択し、海水準の同等性の数式をオフセットする調整を適用して、ペロネットらとバセットら。もちろん、レポートされたデータを見ると、シミュレートされた高度ごとに、テストグループ内にかなりのばらつきがあります。そのため、式は、シミュレートされた高度ごとのグループ平均に基づいています。

数式は次のとおりです。

x =海抜キロ：

Peronnet et al：
海面力の割合= -0.003x ^ 3 + 0.0081x ^ 2-0.0381x + 1

バセット他高度に順応したアスリート（高度で数週間）：海面力の比率= -0.0112 x ^ 2 – 0.0190x + 1 R ^ 2 = 0.973

バセット他高度に順応していないアスリート（高度で1〜7日）：海面力の割合= 0.00178x ^ 3 – 0.0143x ^ 2 – 0.0407x + 1 R ^ 2 = 0.974

クラークらに基づくシモンズの公式：海面力の比率= -0.0092x ^ 2 – 0.0323x + 1 R ^ 2 = 0.993

グラフ形式では、次のようになります。

これらは各研究で使用されるサンプルの平均値であり、個人差があるため、個人への影響はこの範囲になりますが、多少は変動する可能性があることに注意してください。

物理学への影響

もちろん、パフォーマンスの観点から見ると、高度が上がると出力が失われますが、空気密度が低いほど、同じ出力（および空気力学）でより高速で走行できるため、パフォーマンスが向上します。

物理学はかなり単純明快で、生理学的影響とは異なり、すべての人に等しく当てはまります。例として、サイクリングの世界時間記録の物理学に対する高度の影響を調査し、高度が増加するにつれて空気密度の低下がどのようにして同じ電力出力でより速く移動できるか、または別の言い方をすると、電力需要が高度が上がるにつれて与えられた速度。

その結果、このグラフが作成されました。このグラフは、47km / hからChris Boardmanの56.375km / hの記録までの速度の範囲における、力と空気力学的抗力比（W / m ^ 2）と高度の関係を示しています。

本質的に、高度が上がると、同じ速度で空気力学的抗力比への力が減少します。

生理学的影響と物理的影響の両方の正味の影響

2つを組み合わせると、次のような結果になります。

これは解釈するのがかなり簡単なはずですが、それでも私はいくつかの説明を提供します。

水平軸は高度で、暗い垂直線は世界中のさまざまなトラックの高度を表しています。

縦軸は、達成可能な海面速度の割合です。

曲線の色付きの線は、上記で強調表示された各式を使用した電力の低下と、同じ電力でより高い速度を可能にする空気密度の減少の両方の影響を組み合わせたものを表しています。

たとえば、緑色の線（バセットらが順応している）を見ると、これはサイクリストが高度を上げると、約2,900メートルまで高速を維持できることを示し、高度がさらに上がると低下を示します。電力損失が空気密度の低下を上回り始めるので、到達可能な速度が低下します。

エーグルスウィーターランドのトラックは、ロンドンより約1％速度が向上していますが、アグアスカリエンテスに乗ると、2.5％から4％の速度向上が実現します。メキシコシティに行くと、もう少し利益が出るかもしれませんが、グラフが示すように、曲線は平らになり始めます。そのため、リスク対報酬のバランスは、よりリスクの高いスペクトルの端に向かってヒントになります。

したがって、高度は良いゲインのケースを表していますが、空気が少なくなるにつれてリターンは減少します。2,000メートルを超えると、速度の増加が徐々に減り始め、最終的に速度が低下し始めます。つまり、「スイートスポット」の高度があります。

注意事項がいくつかありますが、最も重要なものは次のとおりです。

• 個人のスイートスポットの高度は、高度に対する個人の反応に依存します

• プロットされた線は、研究された運動グループの平均を表します。

• 使用されている式は有効範囲が制限されていますが、プロットされた線はそれを超えています。

• これらは考慮すべき唯一のパフォーマンス要因ではありませんが、最も重要な2つの要因です。

高度でのパフォーマンスの低下は、ここで提案されているよりも多くの人にとってもう少し急激に発生するのではないかと思います。それにもかかわらず、高度に対する個人の反応が範囲の下限にある場合でも同じ原則が適用され、パフォーマンスの観点から、少なくとも中程度の高度のトラックに向かうことが悪い考えであると誰もが示唆する理由は想像に難いです。

もう少し読みたい場合は、これらの問題を3つのブログアイテムで取り上げます。

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

次のグラフは、Training Peaksブログの興味深い記事にあります。これにより、時々電力レベルを調整できるはずです。

高度が上がると、電力は低下します。ただし、オフセットは、空気密度が並行して（ある程度）減少することです。そして、これが何時間もの記録が高度で試みられた理由です。最適は明らかに3500mです。これにより、速度の増加が電力の損失を上回ります。したがって、ラパス（ボリビア）の速度は3400m、メキシコシティの競輪場は2230mです。

タイヤ空気圧と転がり抵抗の概念に関連して-高いタイヤ空気圧についての神話を明らかにした最近の記事がありました-高いタイヤ空気圧の振動によって生じるエネルギーの損失は、低いタイヤ空気圧は実際には「通常よりも速いことを意味しました"路面。

http://www.wolfgang-menn.de/altitude.htm