Retira um quilograma à bicicleta e terás menos massa para transportar em cada subida. Quanto mais cedo terminas? Para um ciclista ilustrativo, poupar 1 kg numa subida de 10 km a 7% vale cerca de 27 segundos. Em 10 km de estrada plana, o mesmo modelo dá menos de um segundo.
O resultado depende do percurso, da potência que manténs e do peso combinado de ciclista, bicicleta e equipamento. Vamos explorar esses dados, usar a calculadora para os quantificar e distinguir um ganho numa subida de um ganho ao longo de uma prova inteira.
Começa pelo sistema completo
Uma bicicleta de 9 kg que passa a 8 kg representa uma redução de 11% na massa da bicicleta. Acrescenta um ciclista de 75 kg, incluindo roupa e equipamento transportado, e o total passa de 84 kg para 83 kg: cerca de 1,2% menos massa combinada.
É essa a massa que a calculadora usa. Ao comparar equipamento, mantém o ciclista e o material transportado iguais e pesa ambas as bicicletas prontas para circular. O peso de um quadro sem a forqueta, os pedais ou os acessórios não te dá essa comparação.
Uma redução de massa de 1,2% não se traduz diretamente numa volta 1,2% mais curta. A gravidade, a resistência ao rolamento dos pneus e a resistência do ar exigem parcelas diferentes da tua potência. A explicação da potência no ciclismo da Universidade de Waikato descreve esses termos de resistência e a potência crescente necessária para vencer a resistência do ar a velocidades mais elevadas.
Explora a tua própria subida
Começa por uma subida que conheças. Introduz a distância ao longo da estrada, a inclinação média, a massa de equipamento que esperas poupar e uma potência que consigas manter. O exemplo predefinido mantém tudo constante exceto a massa: 84 kg antes, 83 kg depois, a 250 W nos pedais.
O resultado é cerca de 43 min 46 s antes e 43 min 18 s depois, uma poupança de 27,4 segundos antes de arredondar os dois tempos finais. Os 10 km de estrada sobem cerca de 698 m com esta inclinação.
Experimenta a tua subida
Quanto tempo poderias poupar?
Compara dois pesos à mesma potência numa subida constante. Introduz a distância ao longo da estrada e a inclinação média.
Tempo poupado estimado
- Antes
- Depois da redução de peso
Estimativa para inclinação e potência constantes, sem vento, com os mesmos pneus e posição. As subidas reais incluem alterações de inclinação, vento, gestão do esforço e velocidade.
Como funciona a estimativa
A calculadora equilibra a potência na roda traseira com a gravidade, a resistência ao rolamento e a resistência do ar para encontrar uma velocidade constante para cada peso. Depois divide a distância da estrada por essa velocidade.
P × η = m × g × (sin θ + Crr × cos θ) × v + ½ × ρ × CdA × v³
Aqui, P é a potência nos pedais, η a eficiência da transmissão, m a massa total, g é 9,81 m/s², θ é arctan(inclinação ÷ 100), v a velocidade na estrada em m/s e ρ a densidade do ar. O desnível positivo é distância da estrada × sin θ.
Este é um modelo simplificado de velocidade constante, com os termos de resistência descritos por Martin e colegas. A aceleração, as perdas separadas dos rolamentos das rodas e o vento são omitidos. O resultado estima o efeito de uma alteração de peso segundo os pressupostos indicados.
Experimenta mudar um dado de cada vez. Reduz a poupança de peso para metade, repõe-na e duplica a distância. Muda a inclinação mantendo a distância fixa. Assim é mais fácil perceber que parte da melhoria proposta importa nas tuas estradas.
O que rendem 250 g, 500 g e 1 kg?
Estes são os resultados da calculadora para várias poupanças de equipamento. Cada cenário começa em 84 kg e usa 250 W ao longo de 10 km de estrada, com as definições predefinidas de resistência do ar, pneus e transmissão.
| Massa poupada | Inclinação de 3% | Inclinação de 7% | Inclinação de 12% |
|---|---|---|---|
| 250 g | 2,3 s | 6,9 s | 12,2 s |
| 500 g | 4,7 s | 13,7 s | 24,4 s |
| 1 kg | 9,3 s | 27,4 s | 48,7 s |
| 2 kg | 18,6 s | 54,7 s | 97,5 s |
As três colunas representam subidas diferentes: cerca de 300 m, 698 m e 1191 m de desnível positivo. Os cenários mais inclinados incluem mais subida na mesma distância de estrada. Também têm velocidades inferiores, alterando o equilíbrio entre gravidade e resistência do ar.
Nesta subida a 7%, reduzir a massa em 250 g poupa cerca de sete segundos. Poupar 500 g dá cerca de catorze segundos e poupar 2 kg dá cerca de cinquenta e cinco. Se esses ganhos justificam uma melhoria depende do objetivo que procuras atingir.
Numa estrada plana de 10 km, uma redução de 1 kg poupa cerca de 0,6 segundos segundo os mesmos pressupostos. Esse pequeno benefício vem da menor resistência ao rolamento; nesse caso o modelo não tem um custo gravitacional de subida.
Porque é que a tua potência altera a resposta
Repete o exemplo de 10 km a 7%, com 1 kg poupado, e altera apenas a potência nos pedais. A poupança estimada é 35,2 segundos a 200 W, 27,4 segundos a 250 W e 22,1 segundos a 300 W.
O ciclista com menor potência demora mais a completar a subida, por isso a mesma redução de massa poupa mais segundos neste exemplo. O resultado também muda com a massa total inicial. Usa a tua potência sustentável e a massa pronta a circular ao avaliar uma compra.
Para uma noção física, elevar 1 kg por 1000 metros verticais exige 9810 joules de energia gravitacional. A 250 W constantes na roda, isso corresponde a cerca de 39 segundos num cálculo apenas gravitacional. A calculadora inclui resistência ao rolamento, resistência do ar e eficiência da transmissão, por isso a resposta também depende da velocidade a que circulas.
Do tempo em subida ao tempo final
O exemplo predefinido poupa cerca de 1,04% do tempo nessa subida específica. Imagina que faz parte de uma prova que, de resto, demora quatro horas. Se todas as outras partes da volta forem iguais, esses 27,4 segundos correspondem a cerca de 0,19% do tempo final original de quatro horas.
Essa distinção importa quando uma melhoria é anunciada com um ganho percentual. Determina se a percentagem descreve o peso da bicicleta, a massa total do sistema, uma subida ou o percurso inteiro.
Num percurso com várias subidas, podes estimar cada uma em separado e somar as poupanças desses segmentos. Essa soma descreve o contributo das subidas calculado pelo modelo. Uma estimativa completa do tempo final também precisa das partes planas, descidas, vento, gestão do esforço, travagens e eventuais paragens.
O desnível positivo total e a inclinação média de um percurso não captam tudo isso. A calculadora representa um segmento constante em estrada plana ou a subir. Usa-a para explorar a dimensão do benefício do peso e depois considera quanto da tua prova essas condições realmente descrevem.
Escolhe uma potência que consigas produzir no final da volta
Uma subida feita em fresco e a mesma subida após três horas podem exigir valores de potência diferentes. A tua curva de potência ajuda a identificar o esforço que consegues manter durante o tempo esperado. A tua durabilidade ajuda-te a examinar a potência disponível após acumulares quilómetros.
No Peak Watts, usa essas vistas para tornar o cenário relevante para a tua prova. Manter a potência constante isola a alteração do equipamento. Se a posição, os pneus ou a gestão do esforço também mudarem, a diferença entre duas voltas reais inclui esses efeitos.
Uma verificação útil é repetir o cálculo com uma potência um pouco inferior e superior. O intervalo mostra a sensibilidade dos segundos estimados a esse pressuposto. Encara um resultado isolado como um cenário e não como uma promessa de tempo final.
Compara o ganho estimado com o custo
Compara o preço total da mudança proposta com os segundos que provavelmente afetará no percurso pretendido. Inclui peças ou manutenção adicionais e verifica se a nova configuração mantém o ajuste, as relações de transmissão e os pneus de que precisas.
A velocidade constante, a calculadora trata da mesma forma a massa poupada no quadro, nas rodas ou noutro equipamento. Mantém fixas a resistência aerodinâmica e a resistência ao rolamento. Uma mudança de componente que altere essas propriedades exige uma comparação mais abrangente. Para investigar a área de resistência, consulta Como medir o CdA sem túnel de vento.
Usa a calculadora para enquadrar a diferença de peso e o custo total de uma melhoria. Alguns segundos podem ser importantes numa subida objetivo. A decisão útil é saber se esse ganho específico tem valor para o teu ciclismo e orçamento.
Fontes e notas do modelo
Os exemplos numéricos são resultados da calculadora simplificada deste artigo. O CdA, a resistência ao rolamento, a densidade do ar e a eficiência da transmissão predefinidos são pressupostos ilustrativos, não medições de um ciclista ou bicicleta específicos.
- Martin JC, Milliken DL, Cobb JE, McFadden KL, Coggan AR. Validation of a Mathematical Model for Road Cycling Power. Journal of Applied Biomechanics. 1998;14(3):276–291. doi:10.1123/jab.14.3.276. Fundamentação dos termos de resistência da calculadora; a calculadora usa uma versão simplificada de velocidade constante.
- Science Learning Hub, University of Waikato. Pedal power. Power, air drag and rolling resistance.