Los factores que influyen en la densidad del aire son: altitud, temperatura del aire, humedad del aire y presión barométrica. Calculadora: http://barani.biz/apps/air-density/
¿Cómo afecta la conducción a diferentes densidades de aire la potencia de salida y la velocidad?
Respuestas:
Volviendo a esta pregunta ya que hay algunas consideraciones.
El OP solo menciona la presión de aire (barométrica) y no necesariamente la altitud. Comenzaré solo con presión barométrica y volveré al impacto de la altitud.
Las variaciones típicas de la presión barométrica a la misma altitud y, por lo tanto, el impacto en la presión parcial de oxígeno (O2), no son tan grandes como para ser perceptible para la capacidad de generar energía, sin embargo, son suficientes para afectar la velocidad que uno puede alcanzar para un Potencia de salida dada. Puede que no sea tan notable en la conducción general por la ciudad, pero los ciclistas contrarreloj podrán lograr tiempos más rápidos o más lentos dependiendo de la presión barométrica.
No se producirá una variación del 10% en la presión del aire a la misma altitud . por ejemplo, la diferencia entre un día de muy baja presión (por ejemplo, un ciclón de categoría 2 a 3 con zona central de baja presión a 970 hPa) y una presión muy alta (por ejemplo, un buen día a 1030 hPa) es solo del 6%.
Dado que es poco probable que viaje en un huracán o ciclón, las fluctuaciones en la presión barométrica para las condiciones en las que realmente viajará generalmente son solo un par por ciento. Aun así, para un corredor de contrarreloj, en un recorrido de 40 km, la diferencia en la densidad del aire entre los días de baja y alta presión puede dar como resultado una diferencia de 30 segundos en el tiempo en curso, todas las demás cosas son iguales.
La densidad del aire puede variar más que eso debido a los cambios en la presión barométrica sola. La densidad del aire es principalmente una función de la presión barométrica, la temperatura del aire y la altitud.
La densidad del aire aumenta con los aumentos en la presión barométrica, y se reduce con los aumentos en la temperatura y la altitud. La humedad tiene un impacto muy pequeño (insignificante) en la densidad del aire, pero en aras de la integridad, el aumento de la humedad reduce un poco la densidad del aire.
Impacto de la altitud en el rendimiento
Si consideramos el impacto de la altitud en el rendimiento del ciclismo, como otros han dicho, hay dos factores principales:
yo. el impacto fisiológico en su capacidad de generar energía sostenible a medida que la presión parcial de O2 se reduce con el aumento de la altitud, y
ii. el impacto físico a medida que se reduce la densidad del aire, lo que significa que se puede alcanzar una mayor velocidad para la misma potencia de salida (ceteris paribus).
El impacto fisiológico.
A medida que ascendemos a altitudes más altas y la densidad del aire disminuye, el aire "más delgado" significa una reducción en la presión parcial de oxígeno, lo que afecta negativamente la producción de energía que podemos mantener a través del metabolismo aeróbico. Esa pérdida de potencia puede ser de hasta un 20% o más, dependiendo de cuán alto lleguemos y nuestra respuesta individual a la altitud.
Se han publicado algunos artículos que examinan el impacto de la altitud en el rendimiento atlético aeróbico y de estas fórmulas para estimar la pérdida de potencia en función de la altitud se han desarrollado. Hubo uno del artículo de 1989 de Peronnet et al, dos del artículo de 1999 de Bassett et al, uno para atletas aclimatados y no aclimatados. Además de eso, he generado una cuarta fórmula, basada en el estudio de 2007 de Clark et al. Los documentos relevantes son:
Peronnet et al utilizaron datos empíricos de registros reales de la hora mundial de ciclismo para estimar el impacto de la altitud en la potencia de salida de un ciclista de élite. Los supuestos utilizados para estimar la pérdida de potencia inducida por la altitud pueden tener algún error; en particular debido a los métodos utilizados para estimar la potencia de cada piloto, ya que ni la potencia ni el coeficiente de resistencia aerodinámica se midieron realmente.
Según el antiguo ítem de preguntas frecuentes del foro Wattage del Dr. David Bassett, Jr, las dos fórmulas de Bassett et al se derivaron de documentos anteriores que examinaban el impacto de la altitud en el rendimiento aeróbico de cuatro grupos de corredores altamente entrenados o de élite. Entonces, aunque estas fórmulas no se derivaron de los ciclistas, aún podemos generalizarlas a la pérdida de capacidad aeróbica para los ciclistas.
Finalmente, el estudio realizado por Clark et al midió el impacto en la utilización máxima de oxígeno (VO2), la eficiencia bruta y la potencia de ciclismo en diez ciclistas y triatletas aclimatados, bien entrenados pero sin altitud, probando a los jinetes a altitudes simuladas de 200, 1200, 2200 y 3200 metros. Examinaron una serie de factores, incluida la potencia de salida máxima de 5 minutos, el VO2 y la eficiencia bruta en relación con el rendimiento a 200 metros, así como el VO2 submáximo y la eficiencia bruta.
Usé estos datos para generar una fórmula similar a las de Peronnet et al y Bassett et al (que componen los números en la tabla que figura en una de las otras respuestas). Por supuesto, se supone una reducción equivalente en la potencia de 1 hora como para la potencia de 5 minutos. Clark et al notaron reducciones ligeramente mayores en el pico de VO2 que para la potencia máxima de 5 minutos, y ningún cambio en la eficiencia bruta a una potencia máxima de 5 minutos con la altitud. Por lo tanto, hay una contribución metabólica anaeróbica que presumiblemente constituye la diferencia. Hubo alguna pérdida de eficiencia submáxima observada en 3200 metros simulados.
Elegí en este caso usar la reducción en la potencia de 5 minutos en lugar de caer en el pico de VO2 como los datos base para la fórmula, y apliqué un ajuste para compensar la fórmula para la equivalencia al nivel del mar para alinearla con la fórmula Peronnet et al y Bassett et al. Por supuesto, cuando observa los datos informados, existen variaciones considerables dentro del grupo de prueba en cada altitud simulada, por lo que la fórmula se basa en promedios grupales para cada altitud simulada.
Aquí están las fórmulas:
x = kilómetros sobre el nivel del mar:
Peronnet et al:
Proporción de potencia a nivel del mar = -0.003x ^ 3 + 0.0081x ^ 2 - 0.0381x + 1
Bassett et al. Atletas aclimatados a la altitud (varias semanas en altitud): Proporción de potencia a nivel del mar = -0.0112 x ^ 2 - 0.0190x + 1 R ^ 2 = 0.973
Bassett et al. Atletas no aclimatados a la altitud (1-7 días en altitud): Proporción de potencia a nivel del mar = 0.00178x ^ 3 - 0.0143x ^ 2 - 0.0407x + 1 R ^ 2 = 0.974
Fórmula de Simmons basada en Clark et al: Proporción de potencia a nivel del mar = -0.0092x ^ 2 - 0.0323x + 1 R ^ 2 = 0.993
y en forma de gráfico tienen el siguiente aspecto:
Ahora tenga en cuenta que estos son promedios para las muestras utilizadas en cada estudio y que existe una variación individual, por lo que el impacto para cualquier individuo estará en este rango, pero podría ser mayor o menor.
El impacto fisico
Ahora, por supuesto, desde una perspectiva de rendimiento, pierde potencia de salida a medida que aumenta la altitud, sin embargo, hay una ganancia de rendimiento ya que la menor densidad del aire significa que puede viajar a una velocidad más alta con la misma potencia de salida (y aerodinámica).
La física es bastante sencilla y, a diferencia del impacto fisiológico, se aplica por igual a todos. Como ejemplo, examiné la influencia de la altitud en la física del récord mundial de ciclismo y mostré cómo la reducción en la densidad del aire a medida que aumenta la altitud significa que uno puede viajar más rápido para obtener la misma potencia, o dicho de otro modo, la demanda de energía se reduce a cualquier velocidad dada a medida que aumenta la altitud.
Eso dio como resultado este gráfico, que muestra la relación entre la potencia y la relación de resistencia aerodinámica (W / m ^ 2) y la altitud para velocidades que van desde 47 km / h hasta el récord de 56.375 km / h de Chris Boardman.
En esencia, a medida que aumenta la altitud, la relación potencia / resistencia aerodinámica se reduce para la misma velocidad.
El impacto neto de los impactos fisiológicos y físicos.
Bueno, cuando combinamos los dos, este es el resultado:
Esto debería ser razonablemente sencillo de interpretar, pero aun así proporcionaré alguna explicación.
El eje horizontal es la altitud y las líneas verticales oscuras representan la altitud de varias pistas en todo el mundo.
El eje vertical es la proporción de velocidad del nivel del mar alcanzable.
Las líneas curvas de color representan el impacto combinado de una reducción de potencia utilizando cada una de las fórmulas resaltadas anteriormente, combinadas con la reducción de la densidad del aire que permite mayores velocidades para la misma potencia.
Entonces, por ejemplo, si observamos la línea verde (Basset et al., Aclimatados), esto muestra que a medida que un ciclista aumenta la altitud, es capaz de mantener una mayor velocidad hasta unos 2.900 metros, y cualquier aumento adicional en la altitud muestra una disminución en la velocidad alcanzable, ya que las pérdidas de potencia comienzan a superar la reducción en la densidad del aire.
La pista en Aigle Switerland representa alrededor de una ganancia de velocidad del 1% sobre Londres, mientras que conducir en Aguascalientes proporcionaría una ganancia de velocidad de entre el 2.5% y el 4%. Diríjase a la Ciudad de México y podría ganar un poco más, pero como muestra el gráfico, las curvas comienzan a aplanarse, por lo que el equilibrio riesgo v recompensa se inclina más hacia el extremo más riesgoso del espectro.
Por lo tanto, la altitud representa un caso de buenas ganancias pero rendimientos decrecientes a medida que el aire se vuelve más raro. Una vez que te diriges a más de 2,000 metros, las ganancias de velocidad comienzan a disminuir y eventualmente comienzan a reducirse, lo que significa que hay una altitud de "punto dulce".
Advertencias, y hay algunas pero las más importantes son:
la altitud de punto dulce de cualquier individuo dependerá de su respuesta individual a la altitud
las líneas trazadas representan promedios para los grupos deportivos estudiados;
la fórmula utilizada tiene un dominio limitado de validez, mientras que las líneas trazadas se extienden más allá de eso;
Estos no son los únicos factores de rendimiento a considerar, pero son dos de los más importantes.
Sospecho que la caída en el rendimiento con la altitud podría ocurrir un poco más bruscamente para muchos de lo que se sugiere aquí. Sin embargo, los mismos principios se aplican incluso si su respuesta personal a la altitud está en el extremo inferior del rango, y es difícil imaginar por qué alguien sugeriría que dirigirse al menos a una pista de altitud moderada es una mala idea desde una perspectiva de rendimiento.
Si desea leer más, cubro estos temas en tres artículos de blog aquí:
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
La siguiente tabla se puede encontrar en un interesante artículo en el blog Training Peaks . A partir de esto, debería ser capaz de ajustar su nivel de potencia de manera acorde.
El poder disminuye a medida que aumenta la altitud. Pero el desplazamiento es que la densidad del aire disminuye en paralelo (hasta un punto). Y esta es la razón por la cual se han intentado muchos registros de horas en altitud. El óptimo es aparentemente 3500m. Por lo que el aumento de la velocidad supera la pérdida de poder. De ahí la popularidad de los velódromos en La Paz (Bolivia) a 3400 my el velódromo de la Ciudad de México a 2230 m.
W / r a la noción de presión de los neumáticos y resistencia a la rodadura - hubo un artículo reciente que desmintió el mito sobre las altas presiones de los neumáticos - afirmando que la pérdida de energía creada por las vibraciones de la alta presión de los neumáticos significaba que la presión de los neumáticos en realidad era más rápida de lo normal "superficies de carreteras.