在赛车场上对自行车选手进行时间试验的功率建模
摘要：自行车运动员在椭圆形赛道上施加的功率进行了现象学建模，以研究个人计时赛的功率。考虑了直道、圆弧、连接过渡曲线和倾斜度。我们考虑的耗散力包括空气阻力、滚动阻力、侧向摩擦力和传动系统阻力。功率也用于增加动能和势能。在此，为了模拟稳定的骑行，我们假设质心速度保持不变，但允许节奏和功率在一圈时变化。因此，动能保持恒定，我们需要考虑的唯一机械能变化是由于通过每个弯道时提高质心的势能增加。耗散力的影响在每一圈的每个点上进行了考察；保守力的影响则作为平均值进行了考察。尽管保守力并不可忽略，但它只占总功率的很小一部分。在推导和证明构成这个数学模型的表达式之后，我们给出了一个数值示例。我们展示了节奏和功率在稳定骑行期间仅略微变化。换句话说，恒定的质心速度意味着几乎恒定的节奏和功率，这符合稳定骑行的预期。此外，我们还研究了各种因素的变化对所需功率的影响，例如赛道上的空气密度、圈速和其他几个因素，以及模型对输入错误的敏感性。此外，我们还研究了速度略微和逐渐变化对所需功率的影响，这对个人计时赛很重要。
作者：Len Bos and Michael A. Slawinski and Rapha"el A. Slawinski and Theodore Stanoev
论文ID：2201.06788
分类：Classical Physics
分类简称：physics.class-ph
提交时间：2023-07-24