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小王单车与物理（1）

2017-10-12 16:18:45作者：SyB北京车队责任编辑：雨涵点击量：
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作为单车爱好者的你们，一定想了解极速体育NBA直播_极速体育nba免费直播_jir直播低调看是怎么工作的。什么，你三岁就会骑车了，觉得我接下来要讲一大堆废话？不过，你一定不想错过这些：你骑车时消耗的功率去哪儿了？

功率，在物理上是衡量单位时间对外做功多少的物理量——骑车的时候，我们强劲有力的大腿对极速体育NBA直播_极速体育nba免费直播_jir直播低调看做功，源源不断提供单车前进的动能。随着功率计的逐步普及，越来越多的骑友成了powerman（好吧，这个词儿是我造的，意思是功率计使用者）——那么，大家当真知道300w休闲骑和400w休闲骑的速度差别有多大吗？接下来，本文将带领读者更深刻的了解“功率”——这可不仅仅是你码表上的一个数字，这个数字背后藏着许多不为人知的惊天大秘密！

最早想到这个问题是在2015年的夏天，当时作为一个高中生的我对功率计这种“壕无人性”的科技产品只有眼馋的份儿。可是越来越多的车友都开始用功率进行训练了，自然我也不能落下！那时候，我的训练场地是杭州的闻涛路，沿着钱塘江岸的一条纯平路——平路上问题总是较为简单的，于是我试着用速度去推算自己的功率。

骑行在平路上最大的阻碍是空气，这么说肯定不会有人提出异议（有异议的各位请你们换上光胎、打足气然后给传动系统来个大保养，你就会发现你的骑行无比舒畅，唯一和你做对的就是空气啦）

空气阻力对我们的影响有多大呢？

考虑没有风的情况，车手以v的速度骑行，车手的肉体和空气分子啪啪的发生着碰撞。这样一个碰撞的作用力可以等效为风速为v的风吹在车手的身上产生的力。空气和水一个样，它们都是流体，高速水流会产生水压，那么风吹在车手的身上也会有压强的作用。小王推了推公式，得到p＝kv^2，这个公式告诉咱们，以v的速度和空气碰撞，感受到的压强正比于速度的平方。那么空气的阻力就是

F＝ps＝ksv^2（1），s是迎风面积

除了空气迎面扑在身上产生的阻力之外，车手和空气的相对摩擦也有阻力，这部分阻力叫做黏滞阻力，记作F’，

F’＝cv（2）

在公式（1）、（2）中k和c都是和速度无关的系数

空气阻力＝F+F’＝ksv^2+cv

当然，车与地面的接触以及其他一些杂七杂八的因素也会产生一点点小影响，这些阻力统一记作f0

于是我们就知道了，我们在平路无风道路上骑行时哪些力在作怪企图让我们变慢，总的阻力Ff＝ksv^2+cv+f0

我们回想一下初中物理老师教的：功率＝力x速度 P=Fv

我们得到一个关于功率的公式：P＝ksv^3+cv^2+f0v（3）——此时，没钱买功率计的小伙伴们可以好好激动一下，速度v可以通过码表得到，然后修正一下常数，我们就可以得知自己的功率了！几十块的码表能够发挥几千上万的功率计的作用啦！

透过公式（3）我们看到，功率P是速度v的三次函数，但是知道了这个函数，我们也仅仅只能够感受到一个事实——速度越大功率越大，并没有什么实际的用处。接下来，我们对公式（3）作一些近似处理，使它变得更好用

在前面已经告诉过大家，骑行中遇到最大的阻力来自于空气，于是我们把f0那一项忽略掉。而空气阻力当中，迎着空气所消耗的那部分功率随v^3增长，而与空气摩擦那部分功率以v^2增长——这意味着，你的速度比较快时迎着空气所消耗的功率会比摩擦空气消耗的功率大的多。我想，没人愿意承认自己骑的不够快，因此我们忽略与空气摩擦的那部分，取P=ksv^3 （其实忽略与空气摩擦那部分功率是经过严格的流体力学计算的，我的计算结果表明速度在几厘米每秒时相比迎风，摩擦部分功率已经可以忽略不计）

所以我们骑行在无风平路上的功率可以相当好的满足：P=ksv^3

这个公式可以告诉我们例如下面一些事实，比如：

同样的车，同样的姿势40km／h的速度所消耗的功率大约是20km／h时的8倍

同样的车，同样的姿势，1000w功率的速度仅仅是500w的1.26倍（2开三次方）

上面的话高度概括一下可以变成这样子，速度翻倍，功率变为原来的8倍，功率翻倍，速度只能变成原来的1.26倍。你可以这样想，你的功率说不定不到卡文迪什的一半，但是卡文的冲刺速度也没比你快多少呀？

有了P=ksv^3这个公式，我们大致上可以知道不同速度下训练的强度比例是怎么样了。当年我是这样训练的——想想那时候，我还只是一个骑着xtc770山马的小少年，但是已经在和别人探讨功率训练了，想想真是，牛逼的很！

我们知道功率训练中非常重要的一个参量是FTP，一个小时的平均功率输出

当年的我没有功率计，所以就在路况良好的闻涛路测了一个小时骑行的距离，还不错，骑了36.9km。根据推出来的公式，比如说我要用110%FTP的强度去练间歇，我的速度大概就是v＝36.9x3√（1.1），很方便很好用对不对～

有了这个公式，我们就可以把1小时骑行的路程作为基准来衡量其他不同速度下的骑行强度

当然，这样做也是有不小的缺陷的，爬坡路段没法用，以及有风天气不准确。即使是1m／s的小逆风，在36km／h也就是10m／s的骑行速度下真实功率也会是计算功率的1.1^3=1.331倍之多！