Cosa causerebbe una resistenza dell'aria variabile in un giorno senza vento?

Faccio il pendolare per lavorare regolarmente. Trovo che in alcuni giorni in cui non c'è vento percepibile, mi sento come se non ci fosse quasi resistenza all'aria ed è così facile guidare ad alta velocità. È anche relativamente silenzioso senza il ruggito del vento nelle orecchie.

In altri giorni in cui non c'è vento percepibile, mi sento come se stessi cavalcando nella zuppa. È davvero difficile aumentare la velocità e l'aria è abbastanza rumorosa nelle orecchie.

Ho discusso con i miei colleghi e spesso dicono di avere lo stesso effetto negli stessi giorni che ho osservato. Anche se viaggiano anche nella mia stessa direzione, quindi non posso escludere un leggero vento contrario che causa la differenza percepita.

Possibili spiegazioni:

• In questi giorni c'è una leggera coda o vento frontale.
• Nei giorni in cui sono più riposato o energico, mi sento come se la corsa fosse relativamente semplice.

Ci sono altre spiegazioni che potrebbero contribuire? Umidità elevata o zone ad alta pressione?

TLDR; supponendo che i miei calcoli di seguito siano corretti, c'è un aumento di circa il 10% della resistenza dell'aria tra giorni caldi e umidi e giorni freddi e asciutti. Aggiungi un leggero ma impercettibile vento in poppa o vento contrario, ed è concepibile che potresti sperimentare una differenza di 4–5 miglia all'ora nella velocità di crociera tra due giorni.

La resistenza dell'aria è la forza primaria che un ciclista deve superare alle normali velocità di crociera. Secondo un calcolatore online , ipotizzando una tipica bici da strada, una posizione di guida rilassata e una velocità di crociera di 18 miglia all'ora, il 75% della potenza di un pilota viene utilizzata per superare la resistenza.

Secondo il tuo profilo, vivi a Melbourne, in Australia, che è essenzialmente al livello del mare. Usando un altro calcolatore online , la densità dell'aria quando è di 50 ° e 0% di umidità è 1,24 kg / m³. Quando è 90 ° e 100% di umidità, la densità dell'aria è 1,13 kg / m³. Quindi, in una giornata fredda e asciutta, c'è un aumento di circa il 10% della resistenza dell'aria rispetto a una giornata calda e umida.

Secondo l'equazione di resistenza,

la forza di resistenza si ridimensiona linearmente con la pressione dell'aria. Una densità maggiore del 10% equivale a una forza maggiore del 10% necessaria per superare la resistenza. La potenza istantanea è determinata dall'equazione

Supponendo che la potenza sia costante e che il 75% di quella potenza sia dedicato al superamento della resistenza dell'aria, si ottiene una riduzione di circa il 7% (1 / 1.075) della velocità complessiva. Abbiamo iniziato con una velocità di crociera di 18 miglia all'ora, quindi semplicisticamente la tua velocità in una giornata fredda e asciutta sarebbe pari al 93% di 18 miglia all'ora, o 16,75 miglia all'ora. Direi che basta notare.

Naturalmente, sembra improbabile che questi due giorni si verifichino strettamente insieme. Ma se stai paragonando un giro di mezzogiorno poco prima o dopo una tempesta a un giro di tarda sera in una giornata asciutta pochi giorni prima e / o dopo, è concepibile che potresti finire da qualche parte nel campo da baseball di una differenza di 1 miglia all'ora.

Detto questo, anche un piccolo vento in avanti e un vento in poppa possono fare una differenza significativa nella tua velocità. Il sito di Sheldon ha grafici che mostrano i test della galleria del vento. In particolare,

mostra che quando l'angolo del vento cambia da un vento in poppa a un vento in poppa per un vento di 5 miglia all'ora, un ciclista che viaggia a una velocità "normalizzata" di 25 miglia all'ora (supponendo che non vi sia vento) passerebbe da circa 22 miglia all'ora a 28 miglia all'ora. La differenza nella velocità del ciclista al variare della velocità del vento sembra essere lineare, quindi estrapolando all'indietro, anche qualcosa come un vento di 2 miglia all'ora contro il vento di coda causerebbe qualcosa di simile a una differenza di 3 miglia all'ora. Questo è decisamente evidente. Essendo in una galleria del vento, questi test non sono stati condotti con la resistenza al rotolamento, quindi 25 miglia all'ora nella galleria del vento sono probabilmente equivalenti alla nostra precedente ipotesi di 18 miglia all'ora su strade esterne.

Se si combinano gli effetti e si confronta un giro in tarda serata in una giornata asciutta con un leggero vento contrario, a un giro nel primo pomeriggio in una giornata umida con un leggero vento in poppa, si potrebbe concepire una differenza di 4-5 mph tra i due giorni. È enorme.

Nei giorni ad alta umidità, l'aria ha una massa inferiore a causa della maggiore quantità di H2O, che è più leggera dei pesi tipici di O2, CO2 e N2. Nei giorni ad alta pressione c'è più massa da mettere da parte. Anche la temperatura dell'aria gioca un ruolo: l'aria calda è meno densa dell'aria fredda. Pertanto, una giornata calda, a bassa pressione e ad alta umidità richiede meno massa da mettere da parte.

Questi fanno una differenza misurabile per gli aeromobili, tuttavia non ho idea se un ciclista viaggi abbastanza velocemente da essere misurabile. Credo che sia più probabile il vento impercettibile e il tuo benessere (o la sua mancanza)

Sebbene i fisici ci dicano che ne siamo pieni, molti ciclisti almeno "percepiscono" che la resistenza al vento è maggiore nelle mattine relativamente umide ma fresche.

(E, naturalmente, se tu e i tuoi colleghi eravate fuori a bere insieme la sera prima, ciò potrebbe avere qualcosa a che fare con esso.)

Questo articolo sulla resistenza al rotolamento menziona a parte:

(In seguito abbiamo scoperto che la temperatura influisce notevolmente sulla resistenza al rotolamento dei pneumatici.)

Se il cambiamento si verifica spesso nello stesso momento e allo stesso modo di quello descritto in modo così completo sopra, potrebbe aggiungere qualcosa di molto evidente.

In secondo luogo, suppongo che una strada bagnata causerebbe un'ulteriore resistenza al rotolamento poiché il pneumatico deve spostarsi di lato o raccogliere un po 'd'acqua mentre rotola. Posso certamente rilevare ulteriore rumore della strada nei giorni bagnati o addirittura umidi, quindi questa energia deve provenire da qualche parte.