อยากทราบวิธีการคำนวณหา watt ที่ต้องใช้ในการขี่รถขึ้นเนินครับ

[richardgere]

อยากทราบวิธีการคำนวณหาพลังงาน watt ที่ใช้ในการขี่รถขึ้นเนิน หรือภูเขา เพื่อใช้ออกแบบตารางฝึกซ้อมครับ เช่น
ต้องการขี่รถน้ำหนักรวมคนขี่ 73 kg ขึ้นเนินชัน 10% (1:10) เป็นระยะทาง 500 เมตร ด้วยความเร็วเฉลี่ย 15km/hr จะต้องออกแรงกี่ watt

ขอผู้รู้ช่วยตอบเป็นวิทยาทานด้วยครับ

[giro]

คุณต้องรู้
น้ำหนักตัว+รถ+ของที่ติดรถ กล่าวคือ น้ำหนักรวมของมวล
ต้องรู้ความเร่ง ความเร่งนะครับไม่ใช่ความเร็ว ต้องเป็นความเร่งของการปั่น ณ เวลานั้น
ต้องรู้แรงเสียดทานของถนนว่ามีแรงต้านเท่าใหร่
ต้องรู้ความลาดชันและผลจากแรงดึงดูดว่าที่ความลาดชันนี้กระทำกับมลของคุณเป็นเท่าใด
ยังไม่หมดครับ ยังมีกระแสอากาศที่ต้านอีกด้วยครับ ทิศทางลม แรงลม
รวมไปถึงเรื่องของแอโร่ไดนามิคส์

ผมสรุปให้เลยว่าไม่มีทางคำนวนได้ครับ ไปหาพาวเวอร์มิเตอร์มาใช้ดีกว่าครับ

[TritonJames]

เคยเห็นบทความแนะนำพาวเวอร์มิเตอร์ติดตั้งในแกนบันไดด้วยครับ ไม่รู้มีขายจริงหรือยัง

[TritonJames]

นี่ไง ๆ


http://weightweenies.starbike.com/forum ... 04&start=0

[kasareewa]

อยากทราบวิธีการคำนวณหาพลังงาน watt ที่ใช้ในการขี่รถขึ้นเนิน หรือภูเขา เพื่อใช้ออกแบบตารางฝึกซ้อมครับ เช่น
ต้องการขี่รถน้ำหนักรวมคนขี่ 73 kg ขึ้นเนินชัน 10% (1:10) เป็นระยะทาง 500 เมตร ด้วยความเร็วเฉลี่ย 15km/hr จะต้องออกแรงกี่ watt

ขอผู้รู้ช่วยตอบเป็นวิทยาทานด้วยครับ

ผมเห็นกระทู้นี้แล้วอาการคันปากอยากตอบขึ้นมาทันที ก็ขอซะหน่อยละกันนะครับ

ก่อนอื่นต้องขอทำความเข้าใจก่อนว่า Watt ไม่ใช่แรง แต่เป็น "กำลัง" หรือ "Power" ซึ่งหน่วย Watt นั้นมีค่าเท่ากับ N x m/s (อ่านว่า Newton-Meter per second)
ซึ่งถ้าเปรียบเทียบกับ "แรง" หรือ "Force" ที่มีหน่วยแค่ N อย่างเดียวจะเห็นได้ว่า Power คือการนำเอา Force มาคูณด้วยตัวอะไรซักตัวนึงซึ่งในที่นี้ก็คืออัตราเร็วที่หน่วยเป็น m/s นั่นเองครับ

ถ้าคิดเป็นสูตรฟิสิกส์ง่ายๆ ก็คือ POWER (Watt) = Force x Velocity(อัตราเร็ว) ในแนวแรง

คราวนี้เราก็ต้องทำความเข้าใจให้มากขึ้นอีกว่ากำลังที่เราต้องใช้ไปเพื่อการขี่จักรยานมีอะไรบ้าง

1. แหวกอากาศ (Aerodynamic) - ถ้าขี่เร็วๆ เราจะใช้กำลังไปกับส่วนนี้ประมาณ 80-90% ของกำลังทั้งหมดของเราเลยทีเดียว แต่ถ้าขี่ช้าลงมาเหลือซัก 10 กิโลเมตรต่อชั่วโมง กำลังสำหรับแหวกอากาศนี้ก็แทบจะไม่ต้องใช้เลยครับ
2. ปีนเขา (Climb) - ก็อย่างที่บอกครับเอาไว้ปีนเขา แนวแรงจะเป็นแนวที่ตั้งฉากทำมุม 90 องศากับพื้นโลกพอดีเป๊ะ ถ้าไม่ปีนก็ไม่ต้องมาคิด
3. การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม (Momentum) - อันนี้จำเป็นต้องคำนวนก็ต่อเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของความเร็ว หรือพูดง่ายๆ ก็คือการ sprint น่ะแหละครับ ถ้าไม่เร่งไม่ยกหนีก็ไม่ต้องคำนวนกำลังในส่วนนี้
4. อื่นๆ - ยกตัวอย่างเช่น แรงต้านการหมุนของล้อและยาง แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นในชุดขับเคลื่อน และอีกสารพัดซึ่งผมจะไม่พูดถึงต่อนะครับเพราะว่ามีผลน้อยมากเมื่อเทียบกับสามตัวข้างบน

เอาล่ะ มาถึงส่วนของการคำนวน โจทย์คือ "ปีนเขา" ที่ความเร็วคงที่เพราะฉะนั้นก็ไม่ต้องไปคิดถึงเรื่อง Aerodynamics หรือ Momentum ให้มากความ
สมมติฐาน:
- ความเร็วคงที่
- ความชันคงที่
- ไม่มีลม และแรงเสียดทานอื่นเข้ามาเกี่ยวข้อง

ใช้สูตรเลยครับ Power = F x V
โดยที่ F = Force ในกรณีนี้ก็น้ำหนักนั่นแหละครับ ซึ่งมีค่าเท่ากับ 73kg x 9.8m/s = 715.4 N
และอัตราเร็วในแนวแรงซึ่งก็คือความเร็วในแนว Elevate น่ะแหละครับ 15km/hr ที่ความชัน 10% จะมีค่าโดยประมาณ 1.49 km/hr ในแนวตั้งฉากกับพื้นโลกแล้วทีนี้เปลี่ยนหน่วยให้เป็น m/s โดยการคูณเข้าไปด้วย 1000/3600 จะได้ค่าเท่ากับ 0.415 m/s

จบครับ นำสองค่าที่ได้มาคูณกันเลย Power = F x V = 715.4 N x 0.415 m/s = 296.6 Watt

เหลือเชื่อมั้ยครับพี่น้อง คำนวนได้แล้ว!!!! แต่ขอโทษครับไอ้ที่ผมโชว์มาถือว่าเป็นปาหี่ทั้งหมดเลยเนื่องจากสิ่งที่ตอบมานั้นอยู่ภายใต้สมมติฐานที่ตั้งไว้ ค่าที่แท้จริงอาจแตกต่างจากนี้ได้มากถึงสามสิบเปอร์เซ็นต์เพราะฉะนั้นขอให้ใช้วิจารณญาณในการรับชม

สรุปครับถ้าเกี่ยวกับเรื่องการฝึกแล้วผมแนะนำตามที่คุณ Giro ว่าไว้ครับ หา Power Meter มาติดแล้วฝึกซ้อมตามโปรแกรมที่โปรทั้งหลายเขาแนะนำไว้จะเหมาะสุดครับ

[rote2128]

อ่านแล้วเหมือนกลับไปเป็นนักเรียน นั่งในห้องแล้วกำลังเรียนวิชาฟิสิกส์เลยอ่ะ
ขอบคุณครับ...............

[giro]

เอาจริงวุ้ย
เรียน จขกท. ซื้อ power meter เริ่มต้นที่สองหมื่นบาท ถูกกว่าจ้างเจ้า kasareewa คำนวนให้แ่นนอนครับ

ไอ้ตัวในแกนบันได เป็นตัวทดลอง(โปรโตไทป์)ว่างั้นแหละครับ คงไม่ต้องบอกว่า ทดลองแล้วหายเงียบไป แปลว่าอะไรนะครับ เท่าที่ทราบตอนนี้แนวคิดของระบบพาวเวอร์มิเตอร์ที่"รับได้" มี 4 แบบเท่านั้นครับ
๐แบบแรกดีที่สุดคือ คำนวนพาวเวอร์จากการบิดตัวของโลหะ คิดง่ายๆก็คือ น้ำหนักกระทำ 50 ปอนด์ทำกับชุดประเมิน ได้ค่าบิดตัวเทียบเท่าแรงสมมุติที่ 250 วัตต์ ก็จะสามารถคำนวนหาค่าวัตต์อื่นๆได้เช่นกัน ทั้งนี้ในตัวมันต้องสามารถคำนวนได้ว่ามีการบิดตัวไปเท่าใหร่ ... พูดอีกอย่าง ก็คือตาชั่งนั่นเองล่ะครับ แต่ชั่งมาได้เป้นวัตต์ตามสูตรที่คำนวนแล้ว

๐แบบที่สองอาศัยการบิดของแกนหมุน ไม่ว่าจะในกระโหลกหรือดุมล้อ ก็คำนวนแบบนี้ล่ะครับ ดูว่าแกนหมุนมีการเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร บิดตัวมากน้อยแค่ใหน คำนวนออกมาได้ค่าวัตต์ออกมา

๐แบบที่สามที่ยอมรับกันว่าวัดได้ก็คือวัดจากความตึงของโซ่ ซึ่งต้องรู้และใส่ค่าต่างๆให้ตรงเช่นน้ำหนักโซ่ ความยาวแสปน ความยาวของโซ่ และเมื่อโซ่เกิดการสั่นสะเทือน ก็จะคำนวนหาแรงตึงในโซ่ได้ เมื่อได้แรงตึงก็เทียบกับการตั้งสมการที่ควบคุมมาแล้วว่าแรงตึงเท่านี้เทียบกับวัตต์เท่าใหร่ มีจุดอ่อนอย่างร้ายแรงตรงที่เป็นระบบเปิดครับ ปัจจัยที่ไม่พึงประสงค์มากมาย และ แรงสั่นสะเทือนที่ไม่คาดถึงก็มารบกวนค่าที่ได้ได้ด้วยครับ

๐แบบสุดท้ายที่ยอมรับกันก็คือการคำนวนเอา ตามสูตรของน้อง kasareewa นั่นล่ะครับ แต่ละเอียดกว่านั้น แน่นอนว่าสิ่งที่ได้ก็คือการ"พยายาม"คุมให้มันได้ค่าที่ตรงที่สุด เอาเป็นว่ามันก็ดีครับ แต่ ..... ค่าที่ได้จะวางใจว่ามันตรงได้มากแค่ใหน

ตอนนี้การทดสอบ พักชั่วคราวครับ ฝนตกหนัก และยังไม่ได้ประกอบชุดพาวเวอร์กับชุดขับเคลือ่นใหม่ พร้อมเมื่อใหร่ จะวัดกันต่อ
ใจเย็นๆครับอีก 3-5 ปี พาวเวอร์มิเตอร์น่าจะมีราคาลดลงครึ่งนึงได้ไม่ยากครับ ทุกวันนี้พาวเวอร์มิเตอร์ยี่ห้อดังที่อยู่ที่ดุม ก็สามารถหาซื้อมาใช้ได้ในราคาเหมื่นนิดๆนะครับ แต่เป็นรุ่นล่างสุด มีสาย และหนักหน่อยเท่านั้น
ถามว่ามันแพงจนเอื้อมไม่ถึงหรือ คงไม่แล้วล่ะครับ

[StoneRoses]

อยากทราบวิธีการคำนวณหาพลังงาน watt ที่ใช้ในการขี่รถขึ้นเนิน หรือภูเขา เพื่อใช้ออกแบบตารางฝึกซ้อมครับ เช่น
ต้องการขี่รถน้ำหนักรวมคนขี่ 73 kg ขึ้นเนินชัน 10% (1:10) เป็นระยะทาง 500 เมตร ด้วยความเร็วเฉลี่ย 15km/hr จะต้องออกแรงกี่ watt

ขอผู้รู้ช่วยตอบเป็นวิทยาทานด้วยครับ

ผมเห็นกระทู้นี้แล้วอาการคันปากอยากตอบขึ้นมาทันที ก็ขอซะหน่อยละกันนะครับ

ก่อนอื่นต้องขอทำความเข้าใจก่อนว่า Watt ไม่ใช่แรง แต่เป็น "กำลัง" หรือ "Power" ซึ่งหน่วย Watt นั้นมีค่าเท่ากับ N x m/s (อ่านว่า Newton-Meter per second)
ซึ่งถ้าเปรียบเทียบกับ "แรง" หรือ "Force" ที่มีหน่วยแค่ N อย่างเดียวจะเห็นได้ว่า Power คือการนำเอา Force มาคูณด้วยตัวอะไรซักตัวนึงซึ่งในที่นี้ก็คืออัตราเร็วที่หน่วยเป็น m/s นั่นเองครับ

ถ้าคิดเป็นสูตรฟิสิกส์ง่ายๆ ก็คือ POWER (Watt) = Force x Velocity(อัตราเร็ว) ในแนวแรง

คราวนี้เราก็ต้องทำความเข้าใจให้มากขึ้นอีกว่ากำลังที่เราต้องใช้ไปเพื่อการขี่จักรยานมีอะไรบ้าง

1. แหวกอากาศ (Aerodynamic) - ถ้าขี่เร็วๆ เราจะใช้กำลังไปกับส่วนนี้ประมาณ 80-90% ของกำลังทั้งหมดของเราเลยทีเดียว แต่ถ้าขี่ช้าลงมาเหลือซัก 10 กิโลเมตรต่อชั่วโมง กำลังสำหรับแหวกอากาศนี้ก็แทบจะไม่ต้องใช้เลยครับ
2. ปีนเขา (Climb) - ก็อย่างที่บอกครับเอาไว้ปีนเขา แนวแรงจะเป็นแนวที่ตั้งฉากทำมุม 90 องศากับพื้นโลกพอดีเป๊ะ ถ้าไม่ปีนก็ไม่ต้องมาคิด
3. การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม (Momentum) - อันนี้จำเป็นต้องคำนวนก็ต่อเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของความเร็ว หรือพูดง่ายๆ ก็คือการ sprint น่ะแหละครับ ถ้าไม่เร่งไม่ยกหนีก็ไม่ต้องคำนวนกำลังในส่วนนี้
4. อื่นๆ - ยกตัวอย่างเช่น แรงต้านการหมุนของล้อและยาง แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นในชุดขับเคลื่อน และอีกสารพัดซึ่งผมจะไม่พูดถึงต่อนะครับเพราะว่ามีผลน้อยมากเมื่อเทียบกับสามตัวข้างบน

เอาล่ะ มาถึงส่วนของการคำนวน โจทย์คือ "ปีนเขา" ที่ความเร็วคงที่เพราะฉะนั้นก็ไม่ต้องไปคิดถึงเรื่อง Aerodynamics หรือ Momentum ให้มากความ
สมมติฐาน:
- ความเร็วคงที่
- ความชันคงที่
- ไม่มีลม และแรงเสียดทานอื่นเข้ามาเกี่ยวข้อง

ใช้สูตรเลยครับ Power = F x V
โดยที่ F = Force ในกรณีนี้ก็น้ำหนักนั่นแหละครับ ซึ่งมีค่าเท่ากับ 73kg x 9.8m/s = 715.4 N
และอัตราเร็วในแนวแรงซึ่งก็คือความเร็วในแนว Elevate น่ะแหละครับ 15km/hr ที่ความชัน 10% จะมีค่าโดยประมาณ 1.49 km/hr ในแนวตั้งฉากกับพื้นโลกแล้วทีนี้เปลี่ยนหน่วยให้เป็น m/s โดยการคูณเข้าไปด้วย 1000/3600 จะได้ค่าเท่ากับ 0.415 m/s

จบครับ นำสองค่าที่ได้มาคูณกันเลย Power = F x V = 715.4 N x 0.415 m/s = 296.6 Watt

เหลือเชื่อมั้ยครับพี่น้อง คำนวนได้แล้ว!!!! แต่ขอโทษครับไอ้ที่ผมโชว์มาถือว่าเป็นปาหี่ทั้งหมดเลยเนื่องจากสิ่งที่ตอบมานั้นอยู่ภายใต้สมมติฐานที่ตั้งไว้ ค่าที่แท้จริงอาจแตกต่างจากนี้ได้มากถึงสามสิบเปอร์เซ็นต์เพราะฉะนั้นขอให้ใช้วิจารณญาณในการรับชม

สรุปครับถ้าเกี่ยวกับเรื่องการฝึกแล้วผมแนะนำตามที่คุณ Giro ว่าไว้ครับ หา Power Meter มาติดแล้วฝึกซ้อมตามโปรแกรมที่โปรทั้งหลายเขาแนะนำไว้จะเหมาะสุดครับ

ในฐานะวิศวกร โพสต์นี้ถูกต้องทุกประการครับ จำกัดเงืิ่อนไขการวิเคราะห์เฉพาะ power ในการต้านแรงโน้มถ่วงของโลก จะใช้ energy approach ก็ได้

วิ่งขึ้นเขา grade 10% ด้วยอัตราเร็ว 15km/h วิ่ง 1 วินาทีจะได้ระยะแนวดิ่ง = 15km/hr x 1000m/km / 3600 s/hr x 10% = 0.4167m
มวล 73kg เคลื่อนที่แนวดิ่ง 0.4167 m มีพลังงานศักดิ์โน้มถ่วงเปลี่ยนไปเท่ากับ mgh = 73kg x 9.81 m/s^2 x 0.4167 = 298.4J
เนื่องจากนี่คือพลังงานที่ต้องใช้ใน 1 วินาที ดังนั้น กำลังวัตต์ ก็เท่ากัน คือ 298.4 Watts

กำลังวัตต์ที่ว่า เฉพาะกำลังวัตต์ที่ใช้กับการปีนเขา เท่านั้น กำลังรวมที่ต้องใช้ทั้งหมด ต้องรวม aero drag และ rolling resistance ด้วย ซึ่งที่ความเร็ว 15km/h สองค่าหลังไม่น่าจะเยอะเท่าไหร่ครับ

[StoneRoses]

หลักการวัดวัตต์
1. วัดพลังงาน / เวลา
2. วัดแรง x ความเร็ว
3. วัดทอร์ค x ความเร็วเชิงมุม (Torque x Angular Velocity)

Power meter ของจักรยาน วัดด้วยวิธี 3 ครับ โดย torque วัดโดยอ้อมจากระยะบิดของวัสดุยืดหยุ่นที่ผู้ผลิต power ทราบคุณสมบัติ ว่ามันจะบิดตัวอย่างไรเมื่อเจอทอร์คที่มากระทำ คือ calibrate กันมาเหมือนตาชั่งอย่างที่ท่าน giro ว่านั่นแหละ แต่วัดตาชั่งอย่างเดียวไม่จบ เพราะมันวัดแรง หรือทอร์คเท่านั้น ต้องทราบอีกค่าคือ ความเร็ว หรือความเร็วเชิงมุม เอามาคูณ ถึงจะได้ power

ตัวอย่างเช่น power meter แบบวัดทอร์ค ที่จานหรือดุม สมมติว่าตัววัดมันบิดตัวไป 0.05mm ก็อ่านค่าแปลงเป็นทอร์ค (N.m) เอาไปคูณกะอีกค่าที่วัดได้ง่ายมากๆ คือความเร็วเชิงมุมซึ่งวัดง่ายสุดๆ เหมือนๆ กะ เซ็นเซอร์รอบขานั่นแหละ แปลงจากรอบ ตอวินาที เป็น radian/s ก็แค่เอา 2Pi คูณเข้าไป ถ้าวัดที่จาน ก็เอารอบขาคุณ ถ้าวัดที่ดุมล้อ ก็เอาความเร็วการหมุนของล้อ

[แมวทอง]

การปั่นขึ้นเนินชันมีสูตรดังนี้ ความเร็ว=X สมอง=Xยกกำลัง2 ตีน=Y
จึงแทนค่าสมการดังนี้
X=(Xยกกำลัง2คูณY)

[richardgere]

พอได้แนวทางแล้วครับ ขอบคุณทุกท่านมากเลยครับ

[ชิน]

สุดยอดทั้งพี่ Giro พี่ Stoneroses และเพื่อน kasareewa

ดีครับให้มันมีอะไรน่าค้นหา สนุกดีครับ ว่างๆจ้างมาเป็นโค้ชให้ผมทั้ง 3 คนเลยนะ
จ้างด้วย สาวๆ หรือ กับแกล้มดีครับ

[wiwat]

โห...อ่านแล้วทึ่ง จักรยานบ้านนอกอย่างเรางงไปเลย(ตั้งหน้าตั้งตาถีบอย่างเดียว)

[ชิน]

โห...อ่านแล้วทึ่ง จักรยานบ้านนอกอย่างเรางงไปเลย(ตั้งหน้าตั้งตาถีบอย่างเดียว)

มันขึ้นอยู่กับว่าแต่ละคน จะเลือกไปในทิศทางไหนครับ

บางคนสนุกกับการปั่น เพื่อความมันส์สนุกๆ ไหวก็ไป เหนือ่ยก็พัก อยากรู้ว่าตัวเองแรงขึ้นก็จับเวลาดูแบบพื้นๆ
บางคนสนุกกับการปั่นแล้ว นำวิทยาศาสตร์การกีฬามาช่วยทำให้คำนวนการพัฒนาของตนเองได้

แล้วแต่ใครจะเลือกสิ่งไหน สนุกกับสิ่งไหน

ช่วงนี้เห็นในบอร์ดรุนแรงกันน่าูดูกับเรื่องประเภทนี้

ก็ขึ้นอยู่กับว่าใครชอบสิ่งไหนเลือกสิ่งไหนล่ะครับ รักจักรยาน รักการปั่นเหมือนกันทุกท่านครับ

[CHAI]

มันขึ้นอยู่กับว่าแต่ละคน จะเลือกไปในทิศทางไหนครับ

บางคนสนุกกับการปั่น เพื่อความมันส์สนุกๆ ไหวก็ไป เหนือ่ยก็พัก อยากรู้ว่าตัวเองแรงขึ้นก็จับเวลาดูแบบพื้นๆ
บางคนสนุกกับการปั่นแล้ว นำวิทยาศาสตร์การกีฬามาช่วยทำให้คำนวนการพัฒนาของตนเองได้

แล้วแต่ใครจะเลือกสิ่งไหน สนุกกับสิ่งไหน

ช่วงนี้เห็นในบอร์ดรุนแรงกันน่าูกับเรื่องประเภทนี้

ก็ขึ้นอยู่กับว่าใครชอบสิ่งไหนเลือกสิ่งไหนล่ะครับ รักจักรยาน รักการปั่นเหมือนกันทุกท่านครับ

อืมมม...คมกริบจริงๆน้องเรา...มองโลกอย่างเข้าใจจริงๆ...