Suponhamos que ando numa cadência de 50RPM durante 10 minutos com uma relação de engrenagem 39x23 numa colina com 10% de grau. Existe uma fórmula simples para calcular a potência necessária?
Não fornece informação suficiente na sua pergunta específica (ou seja, “50RPM durante 10 minutos com 39x23 com 10% de colina”) para fornecer uma resposta completa em termos absolutos, mas, se partirmos do princípio de que está a andar numa bicicleta de tamanho standard de 700c, há informação suficiente para fazer uma boa estimativa em termos relativos.
Primeiro vou dar uma resposta curta, depois uma regra de polegar que é fácil de calcular e que o colocará dentro de cerca de 10%, depois uma resposta mais detalhada.
A resposta curta à sua pergunta, em termos relativos, é ~ 3 watts/kg de massa total. Para converter isso em watts absolutos totais, basta multiplicar 3 watts/kg * de massa total (em kg) para si, a sua bicicleta, e todo o equipamento que transporta. Por exemplo, se pesar 70 kg e a sua bicicleta e todo o seu equipamento em conjunto pesarem mais 10 kg, serão necessários aproximadamente 3 * (70+10) = 240 watts. Se pesar 70 kg, isso significa que terá de produzir 240/70 = ~ 3,4 watts/kg de massa corporal. Para contextualizar isto, 3,4 watts/kg durante 10 minutos não é uma má produção de energia para um ciclista ocasional de lazer; numa caminhada normal em terreno plano, as pessoas têm em média cerca de 1 watt/kg, enquanto um ciclista profissional pode ser capaz de produzir em média mais de 5 watts/kg durante uma hora. Foi estimado que Lance Armstrong produziu ligeiramente mais de 6 watts/kg durante 40 minutos na escalada Alpe d'Huez durante a Volta a França.
Uma regra básica a utilizar para converter a velocidade em potência em colinas íngremes é esta: Numa colina íngreme, multiplique o declive da colina pela sua velocidade em km/h, depois por ~ 3. Se medir a sua velocidade em mph, multiplique por 5 em vez de 3. Isso dar-lhe-á uma estimativa dos watts/kg que necessita para produzir. Por exemplo, se estiver a subir uma colina de 10% numa relação de engrenagem 39/23 a 50 rpm numa bicicleta de tamanho normal, está a viajar a ~ 11 km/h (ou cerca de 6,5 mph). Portanto 10% * 11 km/h = 1,1, e 1,1 * 3 = 3,3 watts/kg. Em alternativa, se medir a velocidade em mph, 10% * 6,5 mph = .65, e .65 * 5 = 3,25 watts/kg. Basicamente, tudo o que tem de recordar para esta regra é o número 3 se medir velocidade em km/h, ou 5 se medir velocidade em mph.
Como converti a sua cadência numa determinada mudança para velocidade? Numa bicicleta de tamanho normal, a roda traseira “700c” tem uma circunferência ~ 2100mm (= ~ 2,1 metros). Se estava a pedalar a 50 rpm através de uma mudança de 39/23, então (50 rpm) * (39/23) * (60 minutos/hora) * (2,1 metros) = ~ 10700 metros/hora, ou 10,7 km/h, ou 6,6 mph.
E agora, a explicação mais completa. A equação para converter velocidade em potência é bem compreendida. A potência total exigida tem quatro 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)
Destas, a peça mais simples é a potência necessária para superar as mudanças na elevação que, felizmente neste caso, é o que estava a pedir. Numa colina íngreme, a sua velocidade é baixa e as forças aerodinâmicas e outras forças de resistência tendem a ser pequenas em relação à parte trepadora. A potência necessária para explicar a mudança na energia potencial é directa:
watts(PE) = inclinação * velocidade em metros/seg * massa total * 9,8 m/s^2
ou
watts/kg = inclinação * velocidade em metros/seg * 9,8 m/s^2
Portanto, tudo o que precisamos é de obter velocidade em m/s. Se tivermos um cyclecomputador que leia em km/h, precisamos de dividir km/h por 3,6 para obter m/s e multiplicar por 9,8. Se o seu cyclecomputador ler em mph, divida mph por 2,25 e multiplique por 9,8. Se fizer isto, verá que as constantes resultantes são aproximadamente 3 (para km/h) e 5 (para mph), como indicado na regra de polegar acima.