Что может вызвать переменное сопротивление воздуха в день без ветра?

13

Я еду на работу регулярно. Я обнаружил, что в некоторые дни, когда нет ощутимого ветра, я чувствую, что сопротивление воздуха почти отсутствует, и ездить на скорости очень легко. Это также относительно тихо без ветра, ревущего в моих ушах.

В другие дни, когда нет ощутимого ветра, мне кажется, что я еду в супе. Очень сложно набрать скорость, и воздух в моих ушах довольно шумный.

Я обсуждал со своими коллегами, и они часто говорят, что они оказывают такое же влияние в те же дни, что и я. Хотя они также движутся в том же направлении, что и я, поэтому я не могу исключить очень слабый встречный ветер, вызывающий ощутимую разницу.

Возможные объяснения:

В эти дни есть небольшой хвост или встречный ветер.
В дни, когда я более отдохнувший или энергичный, я чувствовал, что поездка относительно легкая.

Есть ли другие объяснения, которые могли бы помочь? Высокая влажность или зоны высокого давления?

aerodynamics wind

— макинтош
источник

2

Я иногда получаю этот «легкий» эффект, но пришел к выводу, что это сводится к попутному ветру. Я даже не воспринимаю это как легкий ветерок ... но когда я катаюсь для удовольствия, мои поездки, как правило, являются петлями, поэтому, как только я меняю направление, я чувствую это.

— PeteH

Да, это попутный ветер. Это практически бесшумно, потому что вы идете в ногу с ветром, а воздух не движется относительно вас.

— Анджело

18

TLDR; Если предположить, что мои расчеты ниже верны, то сопротивление воздуха между жаркими, влажными и прохладными сухими днями увеличивается примерно на 10%. Добавьте небольшой, но незаметный попутный ветер или встречный ветер, и вполне возможно, что вы сможете испытать разницу в скорости полета 4–5 миль в час между двумя днями.

Сопротивление воздуха является основной силой, которую велосипедист должен преодолеть на типичных крейсерских скоростях. Согласно одному онлайн-калькулятору , при условии использования типичного дорожного велосипеда, расслабленного положения при езде и крейсерской скорости 18 миль в час, 75% мощности водителя используется для преодоления сопротивления.

Согласно вашему профилю, вы живете в Мельбурне, штат Аризона, который, по сути, на уровне моря. При использовании другого онлайн-калькулятора плотность воздуха при влажности 50˚ и 0% составляет 1,24 кг / м³. При влажности 90˚ и 100% плотность воздуха составляет 1,13 кг / м³. Таким образом, в холодный и сухой день сопротивление воздуха увеличивается примерно на 10% по сравнению с жарким и влажным днем.

Согласно уравнению сопротивления,

$F_D = \ frac {1} {2} \ pho v ^ 2 C_d A$

сила сопротивления линейно зависит от давления воздуха. Плотность на 10% больше силы на 10%, необходимой для преодоления сопротивления. Мгновенная мощность определяется по уравнению

$P (t) = F \ cdot v$

Предполагая, что выходная мощность постоянна, а 75% этой мощности предназначено для преодоления сопротивления воздуха, вы получите примерно 7% -ное снижение (1 / 1,075) общей скорости. Мы начали с крейсерской скорости 18 миль в час, так что упрощенно ваша скорость в холодный и сухой день составила бы 93% от 18 миль в час, или 16,75 миль в час. Я бы сказал, что этого достаточно, чтобы заметить.

Конечно, маловероятно, что эти два дня произошли бы близко друг к другу. Но если вы сравниваете поездку в полдень непосредственно перед или после шторма с поездкой поздним вечером в сухой день за несколько дней до и / или после, вполне возможно, что вы могли бы оказаться где-то на стадионе с разницей в 1 миль в час.

Тем не менее, даже небольшой встречный ветер может значительно повлиять на вашу скорость. На сайте Шелдона есть графики, показывающие испытания в аэродинамической трубе. Особенно,

Испытания в аэродинамической трубе

показывает, что, когда угол ветра изменяется от встречного ветра до попутного ветра для ветра 5 миль в час, всадник, путешествующий с «нормализованной» скоростью 25 миль в час (при отсутствии ветра), будет двигаться приблизительно с 22 миль в час до 28 миль в час. Разница в скорости наездника при изменении скорости ветра кажется линейной, поэтому экстраполяция в обратном направлении, даже что-то вроде встречного ветра в 2 мили в час против попутного ветра, может привести к разнице в 3 мили в час. Это определенно заметно. Находясь в аэродинамической трубе, эти испытания не были проведены с сопротивлением качению, поэтому 25 миль в час в аэродинамической трубе, вероятно, эквивалентны нашему более раннему предположению 18 миль в час на открытых дорогах.

Если вы комбинируете эффекты и сравниваете позднюю вечернюю поездку в сухой день с небольшим встречным ветром с ранней послеобеденной поездкой в влажный день с небольшим попутным ветром, вы можете предположить разницу в 4-5 миль в час между двумя днями. Это огромно.

— Стивен Таусет
источник

Отличный ответ, спасибо. Я думаю, что разница в 10% от количества энергии, которое мне нужно приложить для поддержания постоянной скорости, будет достаточно заметить. Великолепные данные.

— Mac

Это ваш комментарий, но он ближе к разнице в мощности 7,5% на постоянной скорости, разнице в скорости 7% при постоянной мощности. Также не забудьте принять, если вы думаете, что это лучший ответ. :)

— Стивен Таусет

Да, я всегда согласен ... просто дать ему несколько дней, чтобы собрать отзывы :)

— Mac

5

В дни с высокой влажностью воздух имеет меньшую массу из-за большего количества H2O, которое легче, чем типичные веса O2, CO2 и N2. В дни высокого давления для вас больше массы. Температура воздуха также играет роль - горячий воздух менее плотный, чем холодный. Поэтому жаркий день с низким давлением и высокой влажностью требует меньше массы, чтобы отодвинуть ее в сторону.

Они имеют измеримое значение для самолета, однако я понятия не имею, ездит ли велосипедист достаточно быстро, чтобы его можно было измерить. Я верю, что это скорее всего незаметный ветер и ваше собственное благополучие (или его отсутствие)

— mattnz
источник

2

Я бы сказал, что это имеет значение в езде на велосипеде. На олимпийском велодроме они разогрели его, чтобы воздух был более разреженным, чтобы велосипедисты ехали быстрее.

— Робтвольф

И попытки рекордных мировых часов делаются на большой высоте, и, вероятно, также в теплом воздухе, чтобы иметь как можно меньшее сопротивление воздуха. Вполне возможно, что различия невелики, так как они важны для спорта (при попытке рекордного мирового часа выигрыш в нескольких метрах в течение часа может иметь значение для успеха или неудачи), при этом он незначителен для поездок на работу. ,

— Роэль Шровен

2

Хотя физики говорят нам, что мы полны этого, многие велосипедисты, по крайней мере, «чувствуют», что сопротивление ветра больше в относительно влажные, но прохладные утра.

(И, конечно, если вы и ваши коллеги пили вместе прошлой ночью, это могло бы иметь какое-то отношение к этому.)

— Даниэль Р Хикс
источник

Я остановился на втором абзаце

— Mac

1

Эта статья о сопротивлении качению упоминает в стороне:

(Позже мы обнаружили, что температура сильно влияет на сопротивление качению шин.)

Если изменение часто происходит в одно и то же время и так же, как описанное выше, это может привести к чему-то очень заметному.

Во-вторых, я бы предположил, что мокрая дорога вызовет дополнительное сопротивление качению, поскольку шина должна сдвинуться в сторону или набрать немного воды, когда она катится. Конечно, я могу обнаружить дополнительный дорожный шум во влажные или даже влажные дни, поэтому эта энергия должна откуда-то исходить.

— Джеймс Брэдбери
источник

Я часто нахожу те дни, которые немного влажные, что я действительно, кажется, идет быстрее. Не так влажно, что я еду по лужам, но достаточно влажно, чтобы все ямы были заполнены водой. Я предполагаю, что вода заполняет очень маленькие дыры на дороге, что делает даже старые дороги ощущением нового асфальта.

— Кибби

@ Kibbee Если вода на дороге взаимодействует с вашими шинами, вы наверняка потеряете больше энергии на разбрызгивание воды, чем сэкономите, уменьшив неровности дороги. Вода ведет себя полностью неэластично (в физическом смысле) на соответствующих скоростях и силах, в то время как ваша шина ведет себя довольно эластично (опять же в физическом смысле). Таким образом, ваша шина сохранит энергию, которую вода рассеет.

— cmaster - восстановить