¿Cuál es la forma más eficiente de subir o bajar colinas y entrar o alejarse del viento?

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Estoy tratando de averiguar qué tan fuerte debería esforzarme al subir o bajar una colina. Del mismo modo, ¿con qué fuerza debería esforzarme al entrar, alejarme o perpendicular al viento?

Mi objetivo es llegar a un lugar en el menor tiempo posible. Supongo que si produzco más potencia al subir una colina, entonces tendría que compensar produciendo menos potencia al otro lado (avíseme si no está de acuerdo). Entonces, ¿cuál es la forma más eficiente de lograr este objetivo? ¿Es mejor trabajar más duro (y ahorrar tiempo) cuesta arriba, o trabajar más duro (y ahorrar tiempo) cuesta abajo? Del mismo modo, ¿cómo afecta esto el viento, tanto en el plano como al mismo tiempo? Para los fines de esta pregunta, suponga que estoy viajando solo y, por lo tanto, ignore el slipstreaming.

Puntos extra para justificar su respuesta con enlaces y / o física. (Nota: no hay puntos extra).

Gavilán
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¿Por qué los votos negativos? ¿Al menos dejar un comentario? Además del interés para mí, hubiera pensado que esto sería algo que sería de interés y estudiado a nivel profesional (por ejemplo, para pruebas de tiempo).
Sparhawk
3
Creo que las personas tienden a rechazar las preguntas que perciben como "malas" porque obviamente son (para ellos) difíciles o imposibles de responder. Sin embargo, esto es bastante tonto: su pregunta es clara y bien definida, y la explicación de por qué todavía es casi imposible de responder es en sí misma la respuesta. (+1)
Cascabel
Gracias por los comentarios y vota @Jefromi. Me sorprendió un poco, ya que es algo en lo que he estado pensando durante semanas durante mis viajes más largos. :)
Sparhawk
Seis años después de hacer esta pregunta, finalmente encontré algunas pruebas científicas vinculadas en este artículo : "El consenso de los investigadores es que debes aumentar tu poder cuando aumenta el gradiente".
Sparhawk

Respuestas:

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Básicamente lo que sea que funcione.

Si está tratando de conservar energía, es una locura empujarse cuesta abajo, ya que la energía perdida por milla a causa de la resistencia al viento aumenta con el cuadrado de la velocidad, solo aproveche el "viaje gratis" en una colina razonablemente empinada.

Ir cuesta arriba depende mucho de tu condición física y de lo empinada que sea la colina. Primero debe racionar su disponibilidad de energía a corto plazo para no quedarse sin vapor a mitad de camino. Más allá de eso, sin embargo, existe una relación compleja entre la cadencia y la eficiencia muscular, y el "punto óptimo" en términos de fuerza frente a cadencia es altamente individualizado y también depende de la longitud de la colina.

En el plano, es un poco más claro que mantener una cadencia moderadamente alta es óptimo en términos de preservación de la resistencia, aunque "moderadamente alto" nuevamente varía según el individuo.

Correr hacia el viento generalmente es mejor reducir la velocidad, nuevamente porque cuanto mayor sea la velocidad relativa del viento, más energía se "desperdicia" por milla.

Corriendo con el viento puedes aprovecharlo, por supuesto. (Pero todos sabemos que un viento de cola es una ficción, nunca sucede en la vida real).

Lo que sea que funcione.

Daniel R Hicks
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Algunas buenas ideas aquí. Originalmente pensé que mi pregunta podría ser un simple problema de matemáticas / física, con un "grupo" de energía que era constante. Entonces, podría usar varias fórmulas de "uso de energía", como energía / distancia = k * velocidad ^ 2 que usted menciona. Con estos supuestos podríamos calcular (por ejemplo) si el tiempo ahorrado en un viento de frente valdría la pena. Sin embargo, parece claro que es bastante más complicado que esto, ya que hay que tener en cuenta las reservas de energía a corto plazo. No había pensado que la cadencia sería relevante para la pregunta, pero tal vez lo sea, a la luz de la energía a corto plazo.
Sparhawk
55
Siempre que tengo viento de cola, siempre, incluso ahora, lo interpreto como "¡guau, me siento bien hoy!". Es una lección que parece que nunca aprendo.
PeteH
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@Sparhawk Creo que "lo que sea que funcione" realmente significa en este contexto, que dependerá de factores individuales y que tendrá que descubrir qué es lo que funciona mejor para usted. Solo eche un vistazo al tour de france peloton. Hay varios tipos de jinetes: escaladores, contrarreloj, jugadores de todo terreno, velocistas, tipos que pueden escapar del pelotón para tener un día de carrera ... todos tendrán diferentes fisiologías y diferentes formas de lidiar con sus propias dificultades y beneficios. Créame, con el tiempo desarrollará un sentimiento de cómo comportarse mejor en cada situación.
Benedikt Bauer
1
De acuerdo, eso tiene sentido para mí. Supongo que es más probable que la forma óptima de conducir esté determinada empíricamente, en función de los conductores individuales, en lugar de calcularse a partir de la teoría. Gracias por la respuesta.
Sparhawk
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Una razón más por la que cuesta arriba es complejo: ninguna de las verdaderas colinas por las que subes será de pendiente constante. Tendrás puntos más duros y puntos más fáciles que alteran tu velocidad y tus reservas de energía a corto plazo, por lo que es aún más difícil de optimizar.
Cascabel
9

Como habrás adivinado, es mejor trabajar más duro en la cuesta arriba y descansar en la cuesta abajo. Y como otros han mencionado, lo que sea que funcione para usted en la cuesta arriba en términos de equilibrio de alta cadencia y maceración es lo mejor. Sin embargo, hay algunas pautas que puede seguir para abordar cada situación de la manera más eficiente posible.

  1. Descenso: dado que la resistencia al viento es el factor más importante para reducir su velocidad en esta situación, simplemente desea ser lo más aerodinámico posible. Métete en una posición aerodinámica. Básicamente, quieres que la parte superior de tu cuerpo sea lo más baja y horizontal posible. Echa un vistazo a los ciclistas profesionales en la ladera de una montaña para obtener ayudas visuales. Aproveche esta oportunidad para descansar y pedalear solo en ráfagas cortas que salen de las curvas por las que ha tenido que frenar.

  2. Viento en contra: desea mantener una posición algo aerodinámica, así que manténgase bajo. Sin embargo, una cirugía estética aerodinámica completa comprime los pulmones en el abdomen y no puede respirar tan completamente como si estuviera sentado derecho . Esto significa que necesitará encontrar un equilibrio entre la aerodinámica y la capacidad de respirar eficientemente mientras mantiene una cadencia constante y la fuerza del pedal. También querrás mantener tus brazos más separados porque meterlos en el centro también comprime tus pulmones dentro de tu pecho. Lo más probable es que quieras estar en tus gotas o inclinarte un poco con las manos en las capuchas.

  3. Viento ascendente y / o ascendente: puede tratar estos dos de la misma manera, ya que la resistencia al viento es menos preocupante que su propia forma aeróbica. Simplemente siéntate y mantén las manos abiertas para mantener los pulmones lo más abiertos posible y pedalea con la fuerza y ​​la cadencia que mejor te convengan. Los estudios confirman nuestra experiencia cotidiana de que estar de pie mientras pedaleas aumentará tu velocidad, pero no es sostenible por mucho tiempo . Solo querrá pararse para mantener la velocidad en tramos cortos donde la carretera se eleva abruptamente (o más abruptamente si ya está en una colina), cuando una breve ráfaga de viento lo ha frenado y luego lo ha disminuido, o cualquier otra situación que amenaza brevemente con reducir su velocidad sostenible. Si te estás quedando sin energía y solo a la mitad de una colina, estar de pie no te ayudará.

Por supuesto, en el mundo real nunca tienes solo una colina o solo viento desde el frente o hacia atrás. Hay vientos cruzados, vientos cruzados, vientos de cola cruzada, colinas con viento desde cualquier dirección y todo lo demás. Agregue preocupaciones de tráfico, condiciones de la carretera, etc., y seguramente tendrá que encontrar un equilibrio entre la eficiencia del pedaleo y el trato con el mundo que lo rodea.

Si desea leer más, hay un excelente artículo sobre ciclismo de subida y bajada: http://www.sportsci.org/jour/9804/dps.html .

Y el siempre útil sheldonbrown.com tiene un excelente artículo sobre los efectos de la resistencia al viento aquí: http://sheldonbrown.com/brandt/wind.html .

jimchristie
fuente
1
En muchos sentidos, un viento cruzado es lo peor.
Daniel R Hicks
@DanielRHicks Si es tan fuerte que dificulta el manejo de la bicicleta, estoy de acuerdo. Pero tomaré un suave viento cruzado sobre un viento suave cualquier día de la semana.
jimchristie
Buena respuesta. Y buen trabajo expandiéndose más allá de lo que quise ser los límites (muy artificiales) de la pregunta.
Sparhawk
+1 para vincular al artículo de sportsci. Creo que el resumen es la respuesta.
James Bradbury
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Lo único que funcionará para todos en todas las situaciones es usar un monitor de frecuencia cardíaca y conducir directamente a su umbral aeróbico. De lo contrario, será principalmente una preferencia personal, por significados sueltos de "la menor cantidad de tiempo posible".

whatsisname
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Para resumir, ¿está proponiendo una frecuencia cardíaca constante y, por lo tanto, una salida de potencia constante? Esto me parece contrario a la intuición (por razones que me resulta difícil describir).
Sparhawk
@Sparhawk: Básicamente. Más rápido, se cansará, más lento, y no está utilizando toda su producción de energía biológica.
cuál es
Esto podría no ser realmente óptimo: sus piernas también funcionan, no solo su corazón, y en algunas circunstancias (colinas lo suficientemente empinadas o vientos fuertes) se convertirán en el factor limitante. En ese punto, tiene que averiguar dónde relajarse para poder hacerlo por completo, y está de vuelta al difícil problema de optimización.
Cascabel
@Jefromi: cada julio que quema tu cuerpo, el corazón tiene que suministrar oxígeno. Si usa demasiado las piernas en una pendiente, su ritmo cardíaco aumentará porque sus piernas exigirán más oxígeno.
cuál es
@whatsisname Uh, sí, pero eso no viene al caso. Sus piernas se preocupan por la fuerza , no solo por el poder, por lo que si está luchando cuesta arriba, a veces sus piernas se convierten en el factor limitante, y no importa si su ritmo cardíaco aumenta. A menos que sea un ciclista muy, muy fuerte, puede llegar fácilmente a donde permanecer al ritmo cardíaco umbral agotaría demasiado sus piernas, y posteriormente sus piernas no podrán ejercer lo suficiente para mantenerlo en el umbral.
Cascabel
3

SI mis colinas están en la categoría de 4% o más, siempre me tomará más tiempo levantarme que bajar. Ejemplo, una colina que monto con frecuencia es de aproximadamente 4 a 5% y la monto a aproximadamente 7-8 mph y me lleva ~ 7 minutos llegar allí. Si vuelvo a bajar la misma colina, mantengo fácilmente 23-24 MPH y me lleva unos 3-4 minutos bajar. Si trabajo más duro para bajar, ahorro quizás un minuto como máximo. Pero si pudiera subir a 10 mph, subiría la colina unos 2-3 minutos más rápido. Lamentablemente, el factor limitante para mí es mi capacidad aeróbica y física. A medida que me pongo en mejor forma y pierdo más peso, subiré más rápido. Hace dos días, tuvimos vientos de 15 mph con ráfagas de hasta 34 mph. Esos vientos soplaban colina arriba, no podía creer lo rápido que subía la colina, con un promedio de alrededor de 11 a 13 mph por todo el camino. Bajando, Tuve que TRABAJAR para mantenerme por encima de 15 mph. Entonces, el viento me dio una ventaja aproximada del 30% al subir y me costó aproximadamente un 50% volver a bajar. Tal vez algún día pueda subir esa colina como si tuviera ese viento de cola, hasta entonces, ¡resoplaré y soplaré hasta llegar a la cima! Creo que las colinas hacen al hombre. (o mujer)

Joe
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Me doy cuenta de que tomará más tiempo subir colinas que bajar, pero mi pregunta es si la ventaja neta proviene de empujar más fuerte hacia arriba o hacia abajo. por ejemplo, esa velocidad de 10 mph cuesta arriba (y ahorro de 2-3 minutos) equivalente en términos de energía al ahorro de un minuto cuesta abajo.
Sparhawk
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@Sparhawk Estaba bastante concentrado en su declaración. Mi objetivo es llegar a un lugar en el menor tiempo posible. El mayor gasto de tiempo está en la colina, por lo tanto, allí es donde se pueden obtener las mayores ganancias. Y como otros han señalado, ir más rápido cuesta abajo tiene rendimientos decrecientes porque la resistencia del viento aumenta por el cuadrado, al menos así los entendí. Personalmente, vivo el día en que las colinas son tan fáciles como para tantos jinetes de la mitad de mi tamaño, que por cierto es donde se encuentra mi obstáculo. ¡Espero que todos tus viajes sean seguros y divertidos! Joe
Joe
3

Supongo que puede estar trabajando asumiendo que tiene una cantidad total de energía para su viaje y elige en qué partes del viaje usarlo o cuándo usarlo más rápidamente. ¿Quizás sospeche que, debido a la menor resistencia al viento, es mejor gastar más energía cuesta arriba a costa de tener que relajarse en la cuesta abajo?

Considere el caso más simple de subir una colina y bajar de la misma manera, sin viento verdadero (solo lo que induce al moverse). Mi pensamiento solía ser que debía ir tan duro como pudiera subir la colina, para tener que bajar por el otro lado. Al escalar, pensé, muy poco de mi esfuerzo se perdería por la resistencia al viento. Sería más lento en el descenso, pero esto significaría que una pequeña parte de mi trabajo se gastaría en superar la resistencia al viento (inducida). He leído que a 20 km / h está utilizando el 50% de su esfuerzo para superar la resistencia al viento y, como señaló Daniel R Hicks, la resistencia al viento aumenta con el cuadrado de la velocidad, por lo que esta estrategia parece intuitivamente sensata.

Sin embargo, mi experiencia no lo confirma. Creo que el problema es el ritmo. En realidad no puedo trabajar lo suficiente en la subida para hacer que esto funcione. Si pedaleo a toda velocidad, entonces necesito más de la misma distancia cuesta abajo para recuperarme en la siguiente cuesta o para seguir avanzando en la pista. Pero trabajar, digamos, entre el 40 y el 80% del máximo es más sostenible durante más de diez minutos de subida y bajada. El esfuerzo extremo en realidad cuesta más que un esfuerzo ligeramente superior al promedio. (También vea una pregunta sobre cómo hacer frente al pedal ).

Últimamente me he concentrado más en mi velocidad promedio objetivo. Cada vez que estoy por debajo, trabajo un poco más duro y cuando supero mi objetivo me relajo un poco. No tengo un monitor de frecuencia cardíaca ni un medidor de potencia, pero estos también podrían ayudar.

Me temo que no conozco todas las ecuaciones, pero creo que tendrían que tener en cuenta aspectos del rendimiento de su cuerpo, no solo la potencia y la aerodinámica, por lo que sería bastante complicado.

Para mí, entrenar a través de la práctica los mejores momentos para poner el esfuerzo en una ruta de 1 hora es parte de la diversión de competir contra mis tiempos anteriores.

James Bradbury
fuente
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Parte del problema es que el rendimiento de un ciclista generalmente se optimiza cuando está "al límite" entre la acción muscular completamente aeróbica y la acción al menos parcialmente anaeróbica. Cuando superas un cierto punto de esfuerzo, los músculos comienzan a quemar combustible sin oxígeno (que es menos eficiente) y, lo que es más importante, comienzan a quemar el glucógeno almacenado en los músculos en lugar del azúcar del torrente sanguíneo. Esto agota la reserva limitada de glucógeno de su cuerpo y también produce grandes cantidades de cetonas que pueden acumularse a niveles tóxicos (lo que resulta en "bonk").
Daniel R Hicks
Buena respuesta. ¡Todas las respuestas parecen sugerir que un ciclista tiene que resolverlo empíricamente!
Sparhawk
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Depende de las colinas y tu estado físico. Suponiendo que su estado físico es excelente y que las colinas son suaves, querrá realizar un esfuerzo constante al máximo que pueda soportar sin cansarse. Mantendría una cadencia y un torque constantes al cambiar de marcha hacia arriba y hacia abajo según sea necesario.

Por otro lado, si la colina es empinada y larga en relación con su nivel de condición física, es posible que tenga que trabajar más. En ese caso, es posible que deba reducir el esfuerzo o incluso bajar cuesta abajo para recuperarse.

Tim C.
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También es importante tener en cuenta si está recorriendo una distancia fija relativamente corta, algo que puede completar en un par de horas, o haciendo un recorrido de un día, donde es importante "guardar algunos para más tarde".
Daniel R Hicks
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Al ser nuevo en stackExchange, no puedo publicar como comentario. Pero pensé que agregaría una respuesta muy tardía para quienes encuentren este hilo en google.

Daría la respuesta bastante insatisfactoria de que llegas a un lugar más rápido al poner más poder. Entonces, pones más potencia subiendo y bajando colina, con el viento y contra él, y llegas más rápido, pero te explicaré a qué me refiero.

Individualmente, todos tenemos nuestras preferencias, me gusta atacar colinas. En un viaje típico, para mí, serán colinas onduladas, no grandes escaladas de montaña. Así que voy a subir los altos vatios, sacando por ejemplo 500W o 600W por un corto período de tiempo. No soy de la forma física que podría soportar eso, pero soy de la forma física en que puedo volver a hacerlo en la próxima colina.

Si mantuviera un ritmo constante durante todo el recorrido, no tendría la ventaja de promediar estos picos de potencia. Todos tenemos potencia a largo y corto plazo, y son fibras musculares diferentes.

Para haber sido el más rápido al final, habrá utilizado fibras musculares tanto a corto como a largo plazo.

Si no intento ir súper rápido, a menudo retrocedo cuesta abajo, pero eso tampoco está bien. Tengo que apagar la ráfaga a corto plazo, pero no descansar, idealmente voy a mi ritmo constante a largo plazo, para mí 250W.

Eso maximiza mi velocidad al final. Para mí, si veo que el viaje fue de 270 W, que provino de un ritmo sostenible de 250 W y explosiones a corto plazo en cada colina, habré ido lo más rápido posible. En estas colinas puedo promediar 22 mph ... y habré trabajado como un loco para conseguir eso ... me duele.

Robert Dupuy
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