Was würde an einem windstillen Tag einen variablen Luftwiderstand verursachen?

Ich pendle regelmäßig zur Arbeit. Ich stelle fest, dass es an manchen Tagen, an denen kein Wind wahrnehmbar ist, fast keinen Luftwiderstand gibt und es so einfach ist, mit Geschwindigkeit zu fahren. Es ist auch relativ leise, ohne dass der Wind in meinen Ohren brüllt.

An anderen Tagen, an denen kein Wind wahrnehmbar ist, fühle ich mich wie in einer Suppe. Es ist wirklich schwer, etwas zu beschleunigen, und die Luft ist ziemlich laut in meinen Ohren.

Ich habe mit meinen Kollegen darüber gesprochen und sie sagen oft, dass sie an den gleichen Tagen die gleiche Wirkung haben, die ich beobachtet habe. Obwohl sie auch in die gleiche Richtung wie ich fahren, kann ich einen leichten Gegenwind nicht ausschließen, der den wahrgenommenen Unterschied verursacht.

Mögliche Erklärungen:

• An diesen Tagen gibt es einen leichten Rücken- oder Gegenwind.
• An Tagen, an denen ich ausgeruht oder voller Energie bin, habe ich das Gefühl, dass die Fahrt relativ mühelos ist.

Gibt es noch andere Erklärungen, die dazu beitragen würden? Hohe Luftfeuchtigkeit oder Hochdruckzonen?

TLDR; Unter der Annahme, dass meine unten stehenden Berechnungen korrekt sind, steigt der Luftwiderstand zwischen heißen, feuchten und kühlen, trockenen Tagen um etwa 10%. Fügen Sie einen leichten, aber nicht wahrnehmbaren Rückenwind oder Gegenwind hinzu, und es ist vorstellbar, dass Sie zwischen zwei Tagen einen Geschwindigkeitsunterschied zwischen 4 und 5 Meilen pro Stunde feststellen.

Der Luftwiderstand ist die Hauptkraft, die ein Radfahrer bei typischen Reisegeschwindigkeiten überwinden muss. Laut einem Online-Rechner wird bei einem typischen Rennrad, einer entspannten Sitzposition und einer Reisegeschwindigkeit von 29 km / h 75% der Leistung eines Fahrers zur Überwindung des Luftwiderstands verwendet.

Entsprechend Ihrem Profil wohnen Sie in Melbourne, AU, im Wesentlichen auf Meereshöhe. Mit einem anderen Online-Rechner beträgt die Luftdichte bei 50 ° C und 0% Luftfeuchtigkeit 1,24 kg / m³. Bei 90 ° C und 100% Luftfeuchtigkeit beträgt die Luftdichte 1,13 kg / m³. An einem kalten und trockenen Tag erhöht sich der Luftwiderstand im Vergleich zu einem heißen und feuchten Tag um etwa 10%.

Nach der Widerstandsgleichung

Die Widerstandskraft skaliert linear mit dem Luftdruck. Eine um 10% höhere Dichte entspricht einer um 10% höheren Kraft, die zur Überwindung des Luftwiderstands erforderlich ist. Die momentane Leistung wird durch die Gleichung bestimmt

Unter der Annahme einer konstanten Ausgangsleistung und 75% dieser Leistung für die Überwindung des Luftwiderstands ergibt sich eine Verringerung der Gesamtgeschwindigkeit um etwa 7% (1 / 1.075). Wir begannen mit einer Reisegeschwindigkeit von 29 km / h, so dass Ihre Geschwindigkeit an einem kalten und trockenen Tag auf einfache Weise 93% von 29 km / h oder 16,75 km / h betragen würde. Ich würde sagen, das ist genug, um es zu bemerken.

Natürlich ist es unwahrscheinlich, dass diese beiden Tage eng zusammen liegen. Wenn Sie jedoch eine Mittagsfahrt kurz vor oder nach einem Sturm mit einer Fahrt am späten Abend an einem trockenen Tag ein paar Tage zuvor und / oder danach vergleichen, ist es denkbar, dass Sie irgendwo im Ballpark mit einer Differenz von 1,6 km / h landen.

Trotzdem kann schon ein geringer Gegenwind und Rückenwind die Geschwindigkeit erheblich verbessern. Auf Sheldons Website sind Diagramme zu Windkanaltests zu sehen. Im Speziellen,

zeigt, dass ein Fahrer, der mit einer "normalisierten" Geschwindigkeit von 40 km / h (vorausgesetzt, kein Wind) fährt, wenn sich der Windwinkel von einem Gegenwind zu einem Rückenwind für 8 km / h (8 km / h) ändert, von etwa 40 km / h zu 40 km / h wechseln würde. Der Unterschied in der Fahrergeschwindigkeit, wenn sich die Windgeschwindigkeit ändert, scheint linear zu sein. Wenn Sie also rückwärts extrapolieren, würde selbst etwas wie Gegenwind und Rückenwind einen Unterschied von 3 Meilen pro Stunde verursachen. Das fällt auf jeden Fall auf. Da diese Tests in einem Windkanal nicht mit Rollwiderstand durchgeführt wurden, entsprechen sie wahrscheinlich unserer früheren Annahme von 30 km / h auf Straßen im Freien.

Wenn Sie die Effekte kombinieren und eine Fahrt am späten Abend an einem trockenen Tag mit leichtem Gegenwind mit einer Fahrt am frühen Nachmittag an einem feuchten Tag mit leichtem Rückenwind vergleichen, ist es denkbar, dass zwischen den beiden Tagen ein Unterschied von 4 bis 5 Meilen pro Stunde besteht. Das ist riesig.

An Tagen mit hoher Luftfeuchtigkeit hat die Luft aufgrund des höheren H2O-Gewichts weniger Masse als die typischen Gewichte für O2, CO2 und N2. An Hochdrucktagen gibt es mehr Masse, die Sie beiseite schieben können. Auch die Lufttemperatur spielt eine Rolle - heiße Luft ist weniger dicht als kalte Luft. Daher muss an einem heißen Tag mit niedrigem Druck und hoher Luftfeuchtigkeit weniger Masse zur Seite geschoben werden.

Dies ist ein messbarer Unterschied zu Flugzeugen. Ich habe jedoch keine Ahnung, ob ein Radfahrer schnell genug fährt, um messbar zu sein. Ich glaube, es ist wahrscheinlicher nicht wahrnehmbarer Wind und Ihr eigenes Wohlbefinden (oder Mangel an)

Obwohl uns die Physiker sagen, dass wir voll davon sind, "spüren" viele Radfahrer zumindest, dass der Windwiderstand an relativ feuchten, aber kühlen Morgen größer ist.

(Und natürlich, wenn Sie und Ihre Kollegen am Abend zuvor zusammen getrunken haben, könnte das etwas damit zu tun haben.)

In diesem Artikel zum Rollwiderstand wird nebenbei erwähnt:

(Wir haben später festgestellt, dass die Temperatur den Rollwiderstand von Reifen stark beeinflusst.)

Wenn die Änderung häufig zur gleichen Zeit und auf die gleiche Weise wie oben beschrieben erfolgt, kann dies zu einer sehr auffälligen Änderung führen.

Zweitens würde ich annehmen, dass eine nasse Straße zusätzlichen Rollwiderstand verursachen würde, da sich der Reifen zur Seite bewegen muss oder ein wenig Wasser aufnimmt, wenn er rollt. An nassen oder sogar feuchten Tagen kann ich sicherlich zusätzliche Straßengeräusche feststellen, daher muss diese Energie von irgendwoher kommen.