单车运动力学

skidy

   自行车运动是半机械化运动项目。教练员和运动员应掌握一定的机械原理和力学知识，有效地利用传动速比，合理掌握运动强度，巧妙地节省体能消耗，从而以充沛的体力，进行优质高效的科学训练。
自行车传动
　　自行车是传动式机械，它的传动装置包括：主动齿轮（通称轮盘）、被动齿轮（通称飞轮）、链条及变速器等。 齿轮比与传动比关系着自行车的使用效率，教练员和运动员应该懂得并掌握这些数据的计算与应用。

　　齿轮比:主动轮对被动轮的齿数之比为齿轮比。如果两个齿轮的齿数相同，那么踏蹬一周，两个齿轮和后轮都各旋转一周。假如主动齿轮的齿数大于被动齿轮的齿数，那么每踏蹬一周，被动齿轮转的圈数就大于一周多，速度加大。因此，齿轮比与主动轮的齿数成正比，与被动齿轮的齿数成反比。以g代表齿轮比，C代表主动齿轮的齿数，F代表被动齿轮的齿数，它们之间的关系用公式表示，即：

g=c/f

例如：赛车轮盘为49齿，飞轮为14齿，代入公式即可求出齿轮比为:

g=c/f=49/14=3.5

也就是说蹬踏轮盘一周，飞轮转三周半。



传动比（传动系数）：齿轮比乘以后圈直径，即为传动比。以D代表传动比，b代表后圈直径，它们之间关系用公式表示，即：

d=c/f×b=gb

由此可见，齿轮比确定之后，传动比是与后圈直径成正比的。
例如：轮盘为49齿，飞轮为14齿，后圈直径为27时（一般习惯用英时），代人公式即可求出传动比：

D=C/F×b=49/14×27= 3.5×27＝ 94．5

传动行程，每踏蹬一周，车子向前运动的距离则为传动行程，也叫速比行程。其计算方法是传动比乘以圆周率。以 M代表传动行程，e代表圆周率（此为常数，e＝3．14），它 们之间关系用公式来表示。即： 　

M=De=C/F×b×e

自行车后轮直径的计量一般习惯用英制表示，而行程计算一般习惯用公制，因此在计算中需要把英制换算为公制。一英时=2．54CM，用K来代表，即：K＝2．54CM。代入公 式，即：

M=G/F×B×e×k

例如，赛车轮盘为49齿，飞轮为14齿,后轮真径为主教黄时，求它行程距离时,代人公式：

M=C/F×b×e×k =49/14×27×3.14×2.54 =754CM

以上数据是自行车每踏蹬一周，车子向前行进行745cm, 即 7．54m。


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飞轮齿数\行程\轮盘齿数	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26
	40		7.01		6.74		6.01		5.61		5.26		4.95		4.67	4.42	4.20	4.00	3.82	3.66	3.50	3.36	3.23
	41		7.19		6.63		6.16		5.75		5.39		5.07		4.79	4.53	4.31	4.10	3.92	3.75	3.59	3.44	3.31
42	7.36	6.79	6.31	5.89	5.52	5.19	4.90	4.65	4.44	4.20	4.01	3.84	3.68	3.53	3.39
43	7.54	6.69	6.46	6.03	5.65	5.32	5.02	4.76	4.52	4.30	4.11	3.93	3.77	3.61	3.47
44	7.71	7.12	6.61	6.17	5.78	5.44	5.14	4.87	4.63	4.40	4.20	4.02	3.85	3.70	3.56
45	7.89	7.28	6.76	6.31	5.91	5.57	5.26	4.98	4.73	4.50	4.30	4.11	3.94	3.78	3.64
46	8.06	7.44	6.91	6.45	6.04	5.69	5.37	5.09	4.84	4.60	4.39	4.21	4.03	3.86	3.72
47	8.24	7.60	7.06	6.59	6.18	5.81	5.49	5.20	4.94	4.70	4.49	4.30	4.12	3.95	3.80
48	8.42	7.77	7.21	6.73	6.31	5.94	5.61	5.31	5.05	4.80	4.59	4.39	4.20	4.03	3.88
49	8.59	7.93	7.36	6.87	6.44	6.06	5.72	5.42	5.15	4.91	4.68	4.48	4.29	4.12	3.96
50	8.77	8.09	7.51	7.01	6.57	6.19	5.84	5.53	5.26	5.01	4.78	4.57	4.38	4.20	4.04
51	8.94	8.25	7.66	7.15	6.70	6.31	5.96	5.64	5.36	5.11	4.87	4.66	4.47	4.28	4.12
52	9.12	8.41	7.81	7.29	6.83	6.43	6.07	5.75	5.47	5.21	4.97	4.75	4.56	4.37	4.20
53	9.29	8.58	7.96	7.43	6.96	6.56	6.19	5.86	5.57	5.31	5.06	4.84	4.62	4.45	4.28
54	9.47	8.74	8.11	7.57	7.10	6.68	6.31	5.97	5.68	5.41	5.16	4.94	4.73	4.54	4.36
55	9.64	8.90	8.26	7.71	7.23	6.80	6.42	6.08	5.78	5.51	5.25	5.03	4.82	4.62	4.45
56	9.82	9.06	8.41	7.85	7.36	6.93	6.54	6.19	5.89	5.61	5.35	5.12	4.91	4.70	4.53

速度计算
　　自行车运动员在训练和比赛时骑行的距离不等，速度不同，为了便于教练员训练水平，正确安排运动量和运动强度，需要在很短时间内，计算出运动员的平均速度（公里/小时）。一般以V代表速度，S代表距离，T代表时间，它们之间的关系为：

V=S/T

S=V×T

T=S/V

例如：骑行距离为50公里，成绩是90分钟，平均时速则为：

V=S/T=50公里/90公里×60分钟=33.33公里/小时

公里/时	公尺/秒	1公里时间	10公里时间	100公里时间
35	9.7	1'42"9	17'15"	2小时52'30"
35.5	9.86	1"41"41	16'54"	2小时49'
36	10	1'40"	16'40"	2小时44'20"
36.5	10.14	1'38"63	16'26"	2小时44'20"
37	10.28	1'37"30	16'13"	2小时44'10"
37.5	10.42	1'36"	16'	2小时40'
38	10.56	1"34"7	15'47"	2小时37'50"
38.5	10.69	1'33"55	15'35"	2小时35'50"
39	10.83	1'32"31	15'23"	2小时33'50"
39.5	10.97	1'31"14	15'11"	2小时31'50"
40	11.1	1'30"	15'	2小时30'
40.5	11.25	1'28"89	14'49"	2小时28'10"
41	11.39	1'27"80	14'38"	2小时26'20"
41.5	11.53	1'26"75	14'27"	2小时24'30"
42	11.67	1'25"71	14'17"	2小时22'50"
42.5	11.81	1'24"71	14'7"	2小时21'10"
43	11.94	1'23"72	13'57"	2小时19'30"
43.5	12.09	1'22"76	13'47"	2小时17'50"
44	12.22	1'21"82	13'38"	2小时16'20"
44.5	12.36	1'20"90	13'29"	2小时14'50"
45	12.50	1'20"	13'20"	2小时13'20"
45.5	12.64	1'19"12	13'11"	2小时11'50"
46	12.78	1'18"26	13'2"	2小时10'20"
46.5	12.92	1'17"40	12'54"	2小时9'
47	13.06	1'16"60	12'46"	2小时7'40"
47.5	13.19	1'15"79	12'38"	2小时6'20"
48	13.33	1'15"	12'30"	2小时5'
48.5	13.47	1'14"23	12'22"	2小时3'40"
49	13.61	1'13"47	12'14"	2小时2'20"
49.5	13.75	1'12"73	12'7"	2小时1'10"
50	13.89	1'12"	12'	2小时0'0"

空气阻力
　　车子向前进,必须借助于一定的力量。运动员每踏蹬一的力量，叫前进力，也叫向前推力。前进力与用力、传动比、曲柄（即中轴到脚蹬的连杆）长以Y代表前进力，q代表踏蹬力量，I代表曲柄长度，D代表传动比，它们之间的关系用公式表示则为

Y＝Q×I/D。

前进力（Y）与踏蹬力量（q），曲柄长度（I）成正比,与传动系数（D）则成反比。例如：传动系数为94．5，曲柄长度为7英时，踏蹬力量为25公斤，前进力则为：

Y=Q×I/D=25×7/94.5=1.85公斤

　　人们骑着自行车向前进时，即使在无风天也会感到有风从耳边飞过，速度越快人感觉到的风力越大，阻碍前进的效果越朗显。因为人们不是在真空中骑行，而是四周始终被空气包围着。从物理学观点来讲。人骑车行进时，人和车给前方空气以挤压力，而空气给人和车以反作用力，即空气阻力。经过测量，风速在40公里/时的情况下，垂直于风向每平方米面积受到的压力为11公斤。不论风速40公里／时或是以每小时40公里的速度骑行时，它们垂直于风向的每平方米面积上所受到的空气压力都是11公斤。自行车运动员在训练和比赛中，都会感到在前面领骑要比在后面跟随别人费力气、在前面领骑者，首先突破空气的包围，身后局部压力减低，高压空气向低压处流动，产生气体涡流，涡流向前运动产生一定的冲击力，跟随在后面骑车的人可借助涡流向前的冲击力前进就能省力气。而且跟随领骑者越近越省力。领骑者骑行速度越快，涡流何前冲击的力量就越大，跟随者合理地借甩涡流的冲击力。就可以相对地减少自己的体力消耗，保存实力，赢得胜利。因此，在平时训练中应注意辨别风速、风向及尾随技术的训练.　
　　　　
　　人们骑车向前进时，必须突破空气阻力，这就需要力量。不同风级所产生的风速，和垂直风向每平方米所受到的压力均不相同，只有克服这些因素，车子才能向前行驶。如：无风骑行时受风面积为0。5平方米，自行车前进速度为每小时40公里，空气对人们的压力为5．5公斤。因此，人们必须用大于5．5公斤的前进力才能使车子前进。当运动员以自己全部体重在踏蹬点上，那么所产生的前进力是多大呢（暂不计算车子磨擦部分所消耗的力量）？例如：一运动员体重70公斤，自行车曲柄长度7时，速比为94.5，所产生的前进力是：

Y=Q×I/D=70×7/94.5=5.19公斤。

前进力是5.19公斤，遇到六级风的阻力是0.5平方米为5.5公斤， 运动员使用全部力量车子前讲力才右5.19公斤/0.5平方米 仍小于六级风的阻力。所以，在六级风的情况下运用94.5的传动系数的运动员是很难骑车前进的。就必须改变传动系数。

风级表

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风级	风名	风速		在垂直于风向的每平方米上所受到的压力(公斤)
	米/秒	公里/时
1	软风	1	4	0.1
2	轻风	2.5	9	0.5
3	微风	4.5	16	2
4	和风	6.5	23	4
5	清风	8.5	31	6
6	强风	11	40	11
7	疾风	14	50	17
8	大风	17	60	25
	9		烈风		20	72	36
10	狂风	23	84	47
11	暴风	27	97	64
12	飓风	29以上	105以上	74以上

风级	风名	风速 米/秒	风速 公里/时	在垂直于风向的每平方米上所受到的压力(公斤)
1	软风	1	4	0.1
2	轻风	2.5	9	0.5
3	微风	4.5	16	2
4	和风	6.5	23	4
5	清风	8.5	31	6
6	强风	11	40	11
7	疾风	14	50	17
8	大风	17	60	25
9	烈风	20	72	36
10	狂风	23	84	47
11	暴风	27	97	64
12	飓风	29以上	105以上	74以上

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