Verursacht das Zeichnen Widerstand für den Spitzenreiter?

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Ich weiß, dass ich beim Fahren in der Nähe eines anderen Radfahrers weniger Energie aufwenden muss, um die gleiche Geschwindigkeit zu fahren. Aber bedeutet das Gesetz zur Energieeinsparung, dass der führende Radfahrer mehr Energie verbraucht, damit ich weniger verbrauchen kann?

(Gibt es einen physischen Grund, wütend auf jemanden zu werden, der hinter Ihnen zieht? Verursacht das Fahren im Windschatten Widerstand für ihn?)

coco
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Ein paar Leute haben darauf hingewiesen, dass in der Praxis jeder Unterschied unbedeutend ist. Wenn Sie sich jedoch für den theoretischen Fall interessieren, können Sie den Physik-Stack-Austausch ausprobieren.
Cascabel
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Ich bin sehr daran interessiert, ob das vordere 'Objekt' schneller ist, wenn dicht gefolgt von einem Objekt dahinter. Auch wenn dies eine ideale Situation ist, z. B. Kugellager, die in einer kontrollierten Umgebung einen Hang hinunterlaufen. Ich habe eine Version dieser Frage auf physics.se gestellt: physics.stackexchange.com/questions/14535/…
ʍǝɥʇɐɯ
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Auch wenn es sie nicht verlangsamt, kann es sehr frustrierend sein, eingezogen zu werden. Ich mag es nicht, eingezogen zu werden, ich bin sogar von ein paar unaufmerksamen Zeichnern von hinten geschlagen worden.
Mac,
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Ich habe kürzlich einen Artikel gelesen, in dem es heißt, dass Windkanaltests dem Spitzenreiter einen leichten Schub verleihen, der jedoch statistisch oder anderweitig nicht signifikant genug ist.
Daniel R Hicks
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Sie verletzen nicht die Energieeinsparung - Sie verbessern lediglich die Effizienz des Systems, sodass mehr Energie für nützliche Arbeiten zur Verfügung steht. Der Fahrer im Hintergrund gewinnt im Wesentlichen einen Teil der Energie des Führers zurück, die sonst verloren gegangen wäre.
Mike Baranczak

Antworten:

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Nein, im Gegenteil, der Spitzenreiter bekommt auch einen Schub.

Der Grund, warum Sie unglücklich sind, ist, dass jemand zu nah dran ist, um reagieren zu können, wenn es ein Problem gibt - wenn Sie untergehen, werden Sie überfahren.

Ich verstehe den Schub so, dass ein Solo-Fahrer effektiv ein Volumen von Niederdruckluft herumschleppt - Sie schieben die Luft aus dem Weg und erzeugen ein hohes Druckvolumen vor Ihnen, aber diese verdrängte Luft kommt nicht magisch näher hinter dir fließt es aus und dann zurück, wodurch ein Volumen "fehlender Luft" hinter dir entsteht. Wenn etwas in diesem Raum auftaucht, wird man nicht so sehr in ihn hineingezogen. Es gibt eine Erwähnung auf Wikipedia Chain Gang (Reiten), die auf den Artikel im Exploratorium verweist, aber nicht auf eine primäre Quelle, die ich sehen kann. Diese Erklärung ist weit verbreitet und sinnvoll, deshalb habe ich sie nie weiter verfolgt.

Hier ist ein Link zu einem Windkanal-Video, das zeigt, dass der führende Fahrer einen kleinen Vorteil daraus zieht, einen Zeichner zu haben.

Kohi
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Ich erinnere mich an diesen Thread und dachte, ich würde einen Link zu einem Beitrag hinzufügen , der ein spontanes Experiment beschreibt, das ich diese Woche durchgeführt habe. Dabei wurde die Auswirkung auf den Leistungsbedarf eines Testfahrers (172 cm, 60 kg, weiblich) auf einem Verfolgungsfahrrad getestet, das quasi auf einer Rennstrecke fährt -Steady-State-Geschwindigkeit auf einem hölzernen Indoor-Velodrom) eines anderen Fahrers (185 cm, 80 kg, männlich, auf Massenstart-Rennrädern in unmittelbarer Nähe), und um dies mit dem Leistungsbedarf des Testfahrers für Einzelfahrten zu vergleichen.

Bei den Tests wurden die folgenden Positionen des anderen Fahrers im Verhältnis zum Testfahrer untersucht:

  • unmittelbar vor dem Testfahrer

  • Reiten neben dem Testfahrer (auf der Außenseite)

  • unmittelbar hinter dem Testfahrer

  • vollständig vom Testfahrer entfernt und nicht auf der Strecke gefahren (um Daten über den Solo-Leistungsbedarf des Testfahrers bereitzustellen).

Ich benutze ausgefeilte Technologie, um die Aerodynamik des Fahrers in Echtzeit zu bewerten, und hatte die Möglichkeit, dieses Experiment auf einem Indoor-Velodrom (Dunc Grey Velodrome, Sydney) durchzuführen, damit wir zumindest ein solches Experiment bei gut kontrolliertem, windstillem und niedrigem Gieren durchführen können Winkelbedingungen.

Testläufe wurden zur Validierung und Bestätigung der Ergebnisse wiederholt. Die Testprotokolle und die Datenanalyse liefern Werte für den scheinbaren CdA-Wert (Widerstandskoeffizient x Frontfläche, Einheiten: m ^ 2) für jede der Testbedingungen. Ich verwende dann die scheinbaren CdA-Daten, um den Leistungsbedarf für den Testfahrer zu zeigen, um eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 40 km / h aufrechtzuerhalten.

Dies ist der Link zu meinem Artikel , der Links zu anderen Experimenten und veröffentlichten wissenschaftlichen Erkenntnissen zum Thema enthält.

Hier ist die Zusammenfassung der Daten in Diagramm- und Tabellenform, die die Leistung zeigt, die der Testfahrer benötigt, um 40 km / h während des Solo-Fahrens und mit dem anderen Fahrer in verschiedenen relativen Positionen beizubehalten:

Bildbeschreibung hier eingeben

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Im Vergleich zu der Leistung (195 W), die sie benötigt, um 40 km / h (durchschnittliche Rundengeschwindigkeit) auf dem Velodrom zu halten:

  • Das Ziehen direkt hinter dem anderen Fahrer bringt einen enormen Vorteil (-76 W, -39%). Keine Überraschungen da.

  • Ein Fahrer unmittelbar hinter sich zu haben (~ 1/2 Radlücke), verschaffte dem führenden Fahrer einen Vorteil von ~ -7 W (-3%).

  • Wenn eine Reiterin direkt neben ihr fährt (~ 0,8 m - 1,0 m seitlicher Abstand zwischen den Rädern), entsteht ein zusätzlicher Leistungsbedarf von ~ + 10 W (+ 5%).

Das Ergebnis eines Vorteils von 7 W (3%) für den führenden Fahrer, einen Fahrer unmittelbar hinter sich zu haben, stimmt mit früheren experimentellen Ergebnissen und veröffentlichten Studien überein. Während der Effekt also gering ist und beim Fahren nur schwer zu spüren ist, ist er zumindest bei schlechten Windverhältnissen ein echter Effekt.

Das Side-by-Side-Ride-Ergebnis mit einem zusätzlichen Leistungsbedarf von 10 W (5%) bei niedrigen Gierbedingungen ist neuartiger und hat interessante Auswirkungen auf Teambildungsereignisse (z. B. Teamverfolgung und Teamzeitfahren) und Fahrerwechsel.

Natürlich werden unterschiedliche Fahrermorphologien, individuelle aerodynamische Eigenschaften, Fahrwerkskonfigurationen und Windverhältnisse zu unterschiedlichen Ergebnissen bei diesem spontanen Experiment führen, aber ich fand es trotzdem interessant.

alexsimmons
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Netter Bericht Alex. Wenn Sie nah oder unmittelbar dahinter sagen , wie nah ist das? Ich stelle mir ein halbes Rad vor.
andy256
Schöner Bericht in der Tat. Wie nah waren sich die Fahrer in der Side-by-Side-Konfiguration?
dlu
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Was Seite an Seite angeht, ungefähr das, was Sie normalerweise erwarten würden, wenn Sie auf einem Velodrom fahren, so dass die Räder etwa 0,8 bis 1,0 m voneinander entfernt sind. dh ein Fahrer auf der schwarzen Linie und der andere auf der roten Linie (diese Linien sind 0,8 m voneinander entfernt).
Alexsimmons
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Ich habe den Beitrag mit diesen Informationen aktualisiert
alexsimmons
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Sie sollten diese Antwort auf die Physik-Stapel-Frage stellen - es gibt nicht nur stuhlgebundene Schätzungen für Real Science.
Criggie
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Die Antwort ist ... es kommt darauf an.

Normalerweise würde durch Verringern / Füllen des Vakuums, das hinter dem Führungsreiter vorhanden ist, erwartet, dass der Zeichner dem Führungsreiter einen leichten Schub verleiht (obwohl er sich dem Schub, den der Zeichner erhält, bei weitem nicht annähert). Aber die Fluiddynamik ist eine heikle Sache, und es gibt wahrscheinlich Konfigurationen (basierend auf einigen Millimetern Bewegung in die eine oder andere Richtung), in denen der Anführer verlangsamt werden kann. Ich würde allerdings nicht erwarten, dass der negative Effekt sehr oft auftritt.

Die größere Auswirkung auf den Führer ist die Forderung an ihn, ein gleichmäßiges Tempo beizubehalten und seine Absichten besser zu signalisieren. Viele empfinden diese Verantwortung als stressig.

Daniel R Hicks
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Die zugrunde liegende Annahme ist hier nicht ganz richtig. Es gibt diesen sogenannten Kamm-Effekt, bei dem eine aerodynamische Form in Tropfenform aerodynamischer ist, wenn der Tropfenschwanz abgeschnitten wird. Dies ist im Automobilbau allgemein bekannt.
9.
Natürlich bedeutet der Kamm-Effekt nicht, dass die abgeschnittene Träne effizienter ist, nur, dass sie nicht weniger effizient ist, und das Fahrzeug erhält die zusätzliche Länge, das Gewicht und den Hautwiderstand des Hecks. Im Falle des Zeichnens trägt der Anhänger die "Kosten" dieser Gegenstände.
Daniel R Hicks
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(Und das alles setzt natürlich voraus, dass die Bedingungen, über die wir sprechen, nicht den Greifhaken enthalten, mit dem ich mich am Vorfach festhalte, damit ich nicht in die Pedale treten muss.)
Daniel R Hicks
... Ich glaube, dass der Trek Triathlon "KVF" Kamm Virtual Foil das aerodynamischste Zeug sein soll, das es jemals auf einem Fahrrad gab. Ich bin davon überzeugt, dass jeder Marketing-Hype, der auf meine Art und Weise in die Realität umgesetzt wird, zweifellos wahr ist. Daher ist die Kamm-Form eines Fahrrads mit Sicherheit millionenfach besser als Träne. Wo waren wir?
ʍǝɥʇɐɯ
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Nein.

Der einzige Grund, sich über einen Zeichner zu ärgern, ist, wenn er nicht in Sicherheit ist oder nicht an der Reihe ist.

Naturschutzgesetz: Vereinfachung, aber in diesem Fall wird die zusätzliche Energie zum Trennen des Luftstroms nur verschwendet, wenn die Turbulenzen zusammenbrechen.

Ken Hiatt
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Wenn Sie nah genug dran sind, um in den Slipstream zu gelangen , können Sie deren Widerstand im Grunde töten. Dies könnte sich wie ein Schub anfühlen, da der Wind, der sie zuvor zurückgezogen hat, jetzt auf IHR Heck übertragen wird und sie nicht mehr ansaugt.

Hier ist ein Foto des Windschotts einer Kugel, auf dem zu sehen ist, wie die Luft die Kugel nach hinten saugt.

Bildbeschreibung hier eingeben

Es gibt keinen "physischen" Grund für jemanden, wütend zu sein, dem Sie so genau folgen. Tatsächlich beweist die Physik das Gegenteil, es sei denn, sie möchten, dass der Widerstand ihnen dabei hilft, so zu trainieren, wie Läufer einen Fallschirm benutzen. Andernfalls können Sie den Bremsweg im Notfall als "persönlichen Bereich" und den Austausch der Leine als höfliche Gründe für das Befolgen oder Nichtbefolgen betrachten.

BillyNair
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In meiner (sehr kurzen) Erfahrung als Anführer liegt der Hauptgrund dafür, dass ich jemanden beim Zeichnen nicht "schätze", darin, dass es Sie viel mehr belastet, ein relativ gleichmäßiges Tempo beizubehalten, alle Bewegungen zu signalisieren usw. Für einen Anführer, der " frisch "das ist in der Regel kein Problem, aber spät in einem langen Tag können Sie wie ein auslaugender Schwager scheinen, wenn Sie zu nah ziehen.
Daniel R Hicks
Aber der Zweite kann und sollte die Situation vor Ihnen überprüfen, um vorhersagen zu können, dass Steigungen, Hindernisse, Kurven usw. vorbeugend langsamer werden (eigene Erfahrung - wenn der Abstand zwischen 10 und 20 cm liegt, muss man vorsichtig sein).
Tom,
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Wenn es einen aerodynamischen Unterschied gibt, ist dieser so gering, dass er in der Praxis völlig unbemerkt bleibt.

In einer Paceline wird der Widerstand des Frontfahrers überwiegend durch das Durchschneiden der Luft vor ihm dominiert.

Vielleicht denkst du an ein Velodromrennen? Was oft passiert, ist, dass der zweite Fahrer an der Außenseite vorbeikommt, indem er die gesamte Energie, die er durch die Verfolgung des Ersten eingespart hat, schnell in die Luft jagt. In der letzten Runde des Rennens kann der Frontmann nur reagieren, indem er beschleunigt und den Passanten davon abhält, vor der letzten Kurve in Front zu kommen. Auf diese Weise kann der Vordermann den Passanten in der Kurve zum Trocknen aufhängen, was ihn zwingt, nicht nur die Beschleunigung aufrechtzuerhalten, sondern auch eine längere Strecke außerhalb der Kurve zu fahren.

Diese Art von Rennsituation könnte jemanden dazu bringen zu glauben, dass der Spitzenreiter einen Vorteil erlangt, wenn der Zweite springt. Es ist eine Illusion. Der Frontmann muss den ganzen Weg "dafür arbeiten".

Angelo
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