Jest to model który pozwala na podstawie określonej średniej mocy estymować prędkość i czas wjazdu na szczyt podjazdu.
Jeśli pamiętasz swój czas wjazdu na wybany podjazd - możesz teraz sprawdzić jaką średnią moc generowałeś w czasie jazdy.
Pamiętaj, że to tylko model uproszczony. Rzeczywiste warunki (wiatr, temperatura, jakość nawierzchni) mogą w praktyce wpłynąć na czas przejazdu. Jednak w typowych sytuacjach podjazdowych kalkulator daje przybliżone wyobrażenie o tym, jak masa i moc wpływają na osiągane tempo i końcowy czas.
W czasie tworzenia modelu wprowadzałem do niego wiele poprawek i finalna wersja była również testowana dla kilkudziesiciu wyników ze Stravy ( wybierane były jazdy kolarzy z fizycznymi pomiarami mocy zamontowanymi na rowerach). Wyniki widoczne na stravie mają pokrycie z wynikami które wskazuje estymator na mojej stronie.
W uproszczeniu matematycznym/fizycznym mogę opisać działanie estymatora następująco:
Obliczanie czasu podjazdu opiera się na równowadze sił działających na kolarza i rower. Moc generowana przez kolarza jest wykorzystywana do pokonywania siły grawitacji na nachylonym podjeździe, oporów toczenia oraz oporu powietrza. Na podstawie podanej mocy obliczana jest prędkość jazdy, uwzględniając masę kolarza i roweru, kąt nachylenia trasy, współczynnik oporu toczenia oraz aerodynamiczne opory ruchu. Finalnie prędkość jest przeliczana na czas potrzebny do pokonania określonego dystansu pod górę.
Kalkulator stworzyłem zgodnie z podejściem jakie stosuje/proponuje Zwift. (https://zwiftinsider.com/how-many-calories/)
Człowiek jadący na rowerze z pomiarem mocy - to przypadek który umożliwa bardzo dokładne oszacowanie 'spalonych' kalorii. Pomiar mocy informuje jaki realny wysiłek jest generowany przez kolarza i umożliwa wyliczenie to energii która była spożytkowana w czasie aktywności.
Całość bazuje na prostym wzorze z którym mogłeś spotkać się już w szkole podstawowej na lekcji fizyki:
Obliczenia przeprowdzimy dla podjazdu Przełęcz Wilcza : 2,5km - średnie nachylenie 5,8%. (https://kolarsko.pl/baza.php?podjazd=642) Dla kolarza o masie 75kg. Jedzie na rowerze o masie 10kg.
Kolarz pokonując podjazd w wolnym tempie 6 km/h będzie potrzebować 25 minut na wjazd (2,5km)
Na bazie modelu estymatora mocy (z którego korzysta również opisywany teraz skrypt kalkulatora zapotrzebowania kalorycznego) wiemy już, że kolarz do wjazdu na Przełęcz Wilczą w tempie 6km/h będzie musiał generować średnio 98.40 W mocy. (jest to wyświetlane w odpowiedniej komórce w tabeli w linii z określoną prędkością)
(25 minut = 1500 sekund)
Możemy powrócić do wzoru:
W = P * t
W = 98,4(wat) * 1500(sekund)
W = 147 600 kJ (kilodżuli)
Praca/Energia potrzebna do wprawienia roweru w ruch od startu do mety to 147 600 kJ.
Przekładając to teraz na bardziej powszechną jednostkę znaną ludziom, wiemy że 1 kcal(kilokaloria) "spalona" przez nasz organizm pozwala uzyskać energię ~4184 kJ
Wracając do dalszych obliczeń: 147 600 kJ / 4184 = 35,3 kcal
Wprawienie roweru w ruch aby wjechać od podnóża na szczyt Przełęczy Wilczej z prędkością 6km/h to tylko 35,3 kcal. (dla kolarza o masie 75kg + 10kg rower)
Wydaje się to bardzo mało? tak ponieważ obliczyliśmy tylko energię która była potrzebna na wprawienie roweru w ruch od startu do mety.
Musisz jednak wiedzieć że człowiek podczas takiego wysiłku "spala" tylko około 25% całej energii na wprawienie roweru w ruch, a pozostałe 75% jest używane przez procesy metaboliczne: w tym przypadku w bardzo dużej mierze na wydzielanie ciepła.
Z lekcji fizyki możesz pamiętać o parametrze "sprawności" np. silników spalinowych. One również działają z określoną "sprawnością", czyli silnik część energii przeznacza na faktycznie wprawienie pojazdu w ruch, a pozostała duża część jest "tracona" przez wydzielanie ciepła. Można w tym przypadku doszukać się podobieństw w odniesieniu do działania organizmu człowieka.
W opracowaniach naukowych w odniesieniu do naszego ciała ta wartość jest określona jako "Efektywność metaboliczna" - określa jaki procent energii nasze mięśnie pochłaniają do efektywnej zamiany jej na siłę którą wprawiamy rower w ruch.
W celu wyliczenia pełnego zapotrzebowania kalorycznego musimy zsumować energię spożytkowaną na ruch i energię spożytkowaną przez metabolizm/wydzielanie ciepła:
Można to również wyliczyć z równania: 35,3 / 0.25 = 141 kcal
Mamy gotowy wynik: Zapotrzebowanie kaloryczne kolarza o masie ciała 75kg podczas wjazdu na Przełęcz Wilczą z prędkością 6km/h to 141 kcal. Około ~35,3 kcal zostało użyte przez nasze mięśnie do wprawienia roweru w ruch, a pozostałe ~111 kcal zostało przetworzone w związku z zachodzącymi procesami metabolicznymi i wydzielaniem ciepła.
Dlaczego więc na stronie opracowania podjazdu Przełęcz Wilcza widzimy wartość 146.90 kcal (dla kolarza 75kg) ?
Ponieważ przyjmuję że "Efektywność Metaboliczna" dynamicznie spada wraz ze wzrostem mocy. Jest to dość złożony parametr, na który wpływ ma również poziom wytrenowania. Osoby z wysoką formą mogą mieć wyższą Efektywność metaboliczną, ich mieśnie/włókna mięśniowe są 'przystosowane' do tego rodzaju ruchu/wysiłku.
Przyjmuję jednak, że bazowa efektywność to 25% - opracowania naukowe mówią o zakresie 25%-20% jako wartość którą dysponuje człowiek.
Mój sposób na obniżenie efektywności metabolicznej
: Efektywność bazowa:
Wracając ponownie do obliczeń:
Kolarz 75kg , 6km/h na odcinku 2,5km (5,8%) - czyli wiemy że generuje śrdnio 98,4 W:
Dynamiczna efektywność metaboliczna:
0.25 - (0,0001 * 98,4) = 0.25 - 0,00984 = 0,24016 (~24%)
czyli 35,3 kcal / 0,24016 = ~146,9 kcal
Krótkie wytłumaczenie podejścia z Dynamicznym spadkiem Efektywności metabolicznej: Kolarz jadąc wolno bardziej efektywnie ogólną używaną energię (kJ) pożytkuje na wprawienie roweru w ruch. Ma mniejsze tętno, cały metabolizm jest 'spokojniejszy' i ciało kolarza się mówiąć kolokwialnie 'nie gotuje' podczas jazdy.
Jeśli jednak zaczyna jazdę z bardzo dużą mocą np. 350W - (w zależności od wytrenowania): powoduje to już przestawienie organizmu w stan dużego wysiłku.
Ciało zaczyna się 'gotować' - zaczyna być wydzielana duża ilość ciepła, procesy metaboliczne nasilają się i efektywność wykorzystania energi na generowanie siły wkładanej w pedały maleje.
Przykładowe obliczenie:
0,25 - (0,0001 * 350) = 0,25 - 0,035 = 21,5 % (Efektywność metaboliczna kolarza jadącego z mocą średnią 350W)
Obliczenia z estymatora:
Kolarz o masie 75kg (10kg rower) generując 350W wjedzie na Przełęcz Wilczą w czasie ~7:02 (422 sekundy) - prędkość 21.34 km/h
W = P * t
W = 350W * 422s
W = 147 700 kJ
Czy już gdzieś widziałeś ten wynik? Tak kolarz jadąc z prędkością 6km/h wykonał taką samą pracę. (dla niego wynik wynosił 147 600 z uwagi na odchylenia związane z przybliżeniami obliczonych wartości w estymatorze mocy)
Absolutnie nie. Sam tworząc ten kalkulator wpadłem w pewną konsternację, jednak matematyka i fizyka w tym przypadku się nie myli.
Mamy dwóch kolarzy ważących 75kg jadących na rowerach o wadze 10kg
Jeden pokonał Przełęcz Wilczą w czasie 25 minut - jadąc z prędkością 6 km/h - generował w czasie jazdy średnią moc 98,4W
Drugi pokonał Przełęcz Wilczą w czasie 7 minut 2 sekund - jadąc z prędkością 21.34 km/h - generował w czasie jazdy średnią moc 350W
Kolarz nr 1 (6 km/h): 146 kcal - pracował z niską intensywnością przez 25 minut.
Kolarz nr 2 (21,34 km/h): 164 kcal - pracował z wysoką intensywnością przez 7:02 minut.
Wyższy wydatek energetyczny drugiego kolarza jest właśnie spowodowany niższą efektywnością metaboliczną: ciało takiego kolarza znajduje się w innej strefie intensywności i więcej energii jest zamieniane na ciepło / metabolizm niż na efektywne przełożenie na siłę wkładaną w pedały.
W ostatniej kolumnie kalkulatora zapotrzebowania kalorycznego umieściłem jeszcze jedną interesującą wartość Kcal/h
Wskazuje ile kalorii spalilibyśmy jadąc z określoną mocą przez godzinę na podjeździe o określonym nachyleniu.
Wracając do naszych obliczeń: Kolarz nr.1 jadąc 6km/h i pokonując Przełęcz Wilczą w czasie 25 minut potrzebował ~146 kcal. (śr. moc 98,4W)
Jego współczynnik kaloryczny to 352.55 kcal/h
Kolarz nr.2 jadąc 21.34 km/h i pokonując Przełęcz Wilczą w czasie 7:02 potrzebował ~164 kcal. (śr. moc 350W)
Jego współczynnik kaloryczny to aż 1399 kcal/h.
Taką ilość energii byłaby potrzebna kolarzom żeby jechać na podjeździe o nachyleniu 5,8% przez godzinę z mocą 98,4W i 350W.
Można traktować ten parametr jako wyznacznik ogólnej intenstywności podobnej jak wartości średniej generowanej mocy.
Dwóch kolarzy:
Pierwszy który regularnie jeździ na rowerze - jest amatorem, nie wykonuje planów treningowych, jednak regularność zapewnia mu przyzwoitą formę.
Drugi który jeździ zedycowanie rekreacyjnie np. raz w miesiącu.
Przyjmujmemy że pierwszy i drugi kolarz ważą 80 kg , jeżdzą na rowerach o takiej samej wadze. Zaplanowali przejażdżkę która kończy się właśnie podjazdem na Przełęcz Wilczą.
Drugi kolarz zapropnoował aby pierwszy narzucił 'solidne' ale nieprzesadne tempo. Kolarze wjeżdzali podjazd z prędkością 15 km/h.
Pierwszy kolarz wjeżdzał podjazd z dużą łatwością i umiarkowanie podwyższonym tętnie - takie wjazdy są dla niego codziennością
Drugi kolarz wjeżdzał podjazd z dużym trudem, od około połowy podjazdu jechał 'zagotowany' z tętnem blisko maksymalnego. Na szczycie potrzebował czasu aby "dojść do siebie".
Osoby zaczynające redukcję masy ciała które rozpoczynają uprawianie wybranego sportu często myślą że aktywność fizyczna po której "ledwo żyją" powoduje u nich "spalenie" tysięcy kalorii - nie jest to prawda. Inna osoba która wypracowała już przyzwoitą formę rowerową/biegową/inną poprzez regularny trening wykonując taką samą aktywność fizyczną (np przez ten sam czas) "spala" podobną ilość kalorii jednak nie czuje większego wysiłku.
Można stwierdzić, że zbudowana forma to najlepszy przyjaciel do dalszego trwałego zachowania niskiej masy ciała: określone ćwiczenia możemy wtedy wykonywać z wyższą intensywnością i przeznaczać na to dużo mniej czasu .
Jeśli Twoim celem jest redukcja masy ciała - nie rzucaj się na start na wymagające sporty, nie musisz zaczynać od biegania czy jazdy na rowerze szosowym. Zacznij po prostu od spacerowania i przeznaczaj na to więcej czasu niż przeznaczałbyś np. na bieganie. Spacer z prędkością 4km/h wykonywany przez 40 minut spali podobną ilośc kalorii jak wolny bieg z prędkością 7 km/h wykonywany przez 20 minut. Poświęcaj po prostu więcej czasu na aktywność w mniejszej intensywności, wydatek energetyczny będzie podobny jak ten który wykonał byś intensywnymi ćwiczeniami jednak wykonanymi w krótkim czasie.
Kolarsko.pl