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富士ヒルの空気抵抗

富士ヒルが近づいてきて、関連するエントリーをよく目にする。
そこでワタシもその流れに乗っかってみる。

平坦では空気抵抗が負荷のメインだというのはよく言われる。
じゃドラフティングがよく効くという、富士ヒルでの空気抵抗って負荷の何%くらいなのか。

車両の走行抵抗で検索すると、すぐ詳しいページが出てくる。
走行抵抗は4種類あって、空気抵抗、転がり抵抗、勾配抵抗、加速抵抗。
駆動抵抗は伝達効率のほうにかかるので、この4つの抵抗の関係に影響を与えないから、ここでは無視。

仮想スバルラインとして、斜度5.2%一定、カーブなし、距離24kmの坂道を仮定。
そこを速度一定で走ると仮定する。
速度一定なんだから、加速してない。
よって加速抵抗ゼロ。

勾配抵抗は簡単に計算できる。
傾き5.2%ってことは、tanが0.052、sinもほぼ一緒。
体重73kgとして、チャリと装備で9kgとすると、勾配抵抗は41.8[N]。

転がり抵抗は転がり抵抗係数と重量と重力加速度の積。
Rolling Resistanceによれば、タイヤの転がり抵抗係数は0.004くらい。
なので転がり抵抗は3.2[N]。

空気抵抗はすこし計算が面倒だけど、Wikipediaの抗力というページを参考に計算する。
20km/h一定だと72分になるから、20km/hを採用。
前方投影面積は大体0.4[m^2]。
で、抗力係数はエイヤッと1にしちゃう。
すると空気抵抗は7.6[N]。

ちなみにここでは0mの大気密度を採用した。
2000mでは密度が80%になるから、上の数値はさらに小さくなる。

つまり勾配抵抗が約8割を占めていて、空気抵抗は15%くらい、転がり抵抗はそのさらに半分くらい。
この結果、空気抵抗を大きいとみるか、それとも小さいとみるかはアレだけど、275Wで走ると、空気抵抗で40W以上持っていかれる。
ちなみに重量73kg+9kg、転がり抵抗0.004として、大体1時間12分になるのが275W。
ツキイチで、空気抵抗を6割とか8割とかにできると、10W前後セーブできる。
これが小さいかどうかは判断分かれるけど、ギリギリ領域のマイナス10Wがどれだけなのかは説明不要だと思う。
都合のいい集団がいてくれるといいね、というお話。

なおこの計算はかなり大胆に仮定しちゃってるので、数値は大体こんな感じ、というくらいの目安。
ホントは加速抵抗はすごく大きい。

参考のため、加速抵抗をちょろっと計算してみる。
20km/hから21km/hまで1秒で加速するためには22.8[N]もかかる。
1秒間にたった1km/h加速するだけで、勾配抵抗の半分くらいかかる。
それまで275Wで走ってたとしたら、そこにいきなり110Wが乗っかる。
つまり加減速しないで走ることが重要ということ。
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Tsutomu Chonan

Author:Tsutomu Chonan
アラフォーおじさんサイクリスト。
Zwifter

愛車:
TREK DOMANE4.3 (2013)
YONEX CARBONEX HR

戦績:
29. 富士ヒル2019
1:07:09.40 年代別24位

28. 大磯クリテ第6戦
チームTT 2位🥈
エリート 15位

27. 大磯クリテ第5戦
エリート DNF

26. TOKYOエンデューロ 2019 in 彩湖
1hソロ 6位

25. みんなのタイムトライアルジャパン 1st stage
セミクラシックTT男子 9位

24. 大磯クリテ第3戦
エキスパート 2位🥈

23. 大磯クリテ第2戦
チームTT 優勝🥇
エキスパート DNF(落車)

22. 大磯クリテ第1戦
ミディアム 2位🥈

21. 宮ヶ瀬クリテ第1戦
ミディアム 13位

20. 富士ヒル2018
1:10:22.50 年代別52位

19. みんなのタイムトライアルジャパン 3rd stage
セミクラシックTT男子 11位

18. もてぎサイクルマラソン
DNF(落車)

17. 大磯クリテ第3戦
スポーツ2組目 2位🥈

16. みんなのタイムトライアルジャパン 1st stage
セミクラシックTT男子 5位

15. 大磯クリテ第2戦
スポーツ2組目 DNF(落車)

14. はやま南郷ヒルクライムスプリント2017
準々決勝敗退

13. 第12回 川崎マリンエンデューロ
2hソロ 2位🥈

12. ビルクライム2017
55位

11. 秋のしもふさクリテ
ビギナーI 6位
ビギナー決勝ラウンド 15位

10. 富士チャレ2017
ソロ100 33位

9. 第2回Super Cycle Enduro in 下総
3hソロ 11位

8. そでがうらサマーサイクルロードフェスタ2017
ビギナーI 16位
ビギナー決勝ラウンド 22位

7. 宮ヶ瀬クリテ
ビギナー2組目 2位🥈

6. 第11回 川崎マリンエンデューロ
2hソロ 24位

5. 富士ヒル2017
1:17:26.06 年代別171位

4. 第1回 フクアリクリテ
スポーツ 11位

3. 大磯クリテ第6戦
ビギナー2組目 3位🥉

2. はやま南郷ヒルクライムスプリント2016
準々決勝敗退

1. 富士ヒル2016
1:24:13.91 年代別243位