Supongamos que monto a una cadencia de 50RPM durante 10 minutos con un engranaje de 39x23 en una colina con un 10% de pendiente. ¿Hay una fórmula simple para calcular la potencia requerida?
No proporciona suficiente información en su pregunta específica (es decir, “50RPM por 10 minutos con 39x23 con 10% de colina”) para dar una respuesta completa en términos absolutos pero, si asumimos que está montando una bicicleta de tamaño estándar de 700c hay suficiente información para hacer una buena estimación en términos relativos.
Primero daré una respuesta corta, luego una regla fácil de calcular y te pondrá dentro de un 10%, luego una respuesta más larga y detallada.
La respuesta corta a tu pregunta, en términos relativos, es ~ 3 watts/kg de masa total. Para convertirlo en vatios absolutos totales, sólo tienes que multiplicar 3 vatios/kg de masa total (en kg) para ti, tu bicicleta y todo el equipo que llevas. Por ejemplo, si pesas 70 kg y tu bicicleta y todo su equipo juntos pesan 10 kg adicionales, te tomará aproximadamente 3 * (70+10) = 240 vatios. Si pesas 70 kg, eso significaría que necesitarías producir 240/70 = ~ 3,4 vatios/kg de masa corporal. Para poner esto en contexto, 3,4 vatios/kg durante 10 minutos no es una mala cantidad de potencia de salida para un ciclista recreativo ocasional; en un paseo normal por un terreno llano la gente promedia alrededor de 1 vatio/kg, mientras que un ciclista profesional podría ser capaz de promediar más de 5 vatios/kg durante una hora. Se ha estimado que Lance Armstrong produjo algo más de 6 vatios/kg durante 40 minutos al escalar el Alpe d'Huez durante el Tour de Francia.
Una regla empírica que se puede usar para convertir la velocidad en energía en las colinas empinadas es esta: En una colina empinada, multiplique la pendiente de la colina por su velocidad en km/h, y luego por ~ 3. Si mide su velocidad en mph, multiplique por 5 en lugar de 3. Eso te dará una estimación aproximada de los vatios/kg que necesitas producir. Por ejemplo, si estás subiendo una colina del 10% en una relación de cambio de 39/23 a 50 rpm en una bicicleta de tamaño estándar, estás viajando a ~ 11 km/h (o alrededor de 6,5 mph). Así que 10% * 11 km/h = 1,1, y 1,1 * 3 = 3,3 vatios/kg. Alternativamente, si se mide la velocidad en millas por hora, 10% 6.5 mph = 0.65, y 0.65 = 3.25 watts/kg. Básicamente, todo lo que tienes que recordar para esta regla general es el número 3 si mides la velocidad en km/h, o 5 si la mides en mph.
¿Cómo convertí tu cadencia en una marcha en particular en velocidad? En una bicicleta estándar de tamaño normal, la rueda trasera “700c” tiene una circunferencia de ~ 2100mm (= ~ 2,1 metros). Si estabas pedaleando a 50 rpm con una marcha de 39/23, entonces (50 rpm) * (39/23) * (60 minutos/hora) * (2,1 metros) = ~ 10700 metros/hora, o 10,7 km/h, o 6,6 mph.
Y ahora, la explicación más completa. La ecuación para convertir la velocidad en potencia está bien entendida. La potencia total demandada tiene cuatro partes:
Total power = power needed to overcome rolling resistance +
power needed to overcome aerodynamic resistance +
power needed to overcome changes in speed (kinetic energy) +
power needed to overcome changes in elevation (potential energy)
De éstas, la pieza más simple es la potencia necesaria para superar los cambios de elevación que, afortunadamente en este caso, es lo que se preguntaba. En una colina empinada, su velocidad es baja y las fuerzas aerodinámicas y otras fuerzas de resistencia tienden a ser pequeñas en relación con la parte de la subida. La potencia necesaria para tener en cuenta el cambio en la energía potencial es sencilla:
watts(PE) = pendiente * velocidad en metros/seg. \N - masa total \N 9,8 m/seg.
o
watts/kg = pendiente \N velocidad en metros/seg. \N - 9,8 m/seg. \N -
Así que, todo lo que necesitamos es conseguir velocidad en m/s. Si tienes un ciclocomputador que lee en km/h, necesitas dividir km/h por 3,6 para obtener m/s y multiplicarlo por 9,8. Si tu ciclocomputadora lee en mph, divide mph por 2,25 y multiplica por 9,8. Si haces esto, verás que las constantes resultantes son aproximadamente 3 (para km/h) y 5 (para mph), como se indica en la regla empírica anterior.