¿Qué causaría la resistencia variable del aire en un día sin viento?

TLDR; suponiendo que mis cálculos a continuación sean correctos, hay aproximadamente un aumento del 10% en la resistencia del aire entre los días cálidos y húmedos y los días fríos y secos. Agregue un viento de cola o de frente leve pero imperceptible, y es concebible que pueda experimentar una diferencia de 4 a 5 mph en la velocidad de crucero entre dos días.

La resistencia del aire es la fuerza principal que un ciclista debe superar a velocidades de crucero típicas. Según una calculadora en línea , suponiendo una bicicleta de carretera típica, una posición de conducción relajada y una velocidad de crucero de 18 mph, el 75 % de la potencia de un ciclista se utiliza para superar la resistencia.

Según su perfil, vive en Melbourne, AU, que se encuentra esencialmente al nivel del mar. Usando otra calculadora en línea , la densidad del aire cuando está a 50˚ y 0% de humedad es de 1,24 kg/m³. Cuando hay 90˚ y 100 % de humedad, la densidad del aire es de 1,13 kg/m³. Por lo tanto, en un día frío y seco, la resistencia del aire aumenta aproximadamente un 10 % en comparación con un día cálido y húmedo.

De acuerdo con la ecuación de arrastre,

la fuerza de arrastre escala linealmente con la presión del aire. Un 10 % más de densidad equivale a un 10 % más de fuerza necesaria para superar la resistencia. La potencia instantánea está determinada por la ecuación

Suponiendo una potencia de salida constante, y el 75 % de esa potencia se dedica a superar la resistencia del aire, se obtiene una reducción de aproximadamente el 7 % (1/1,075) en la velocidad general. Comenzamos con una velocidad de crucero de 18 mph, por lo que, de manera simple, su velocidad en un día frío y seco terminaría siendo el 93 % de 18 mph, o 16,75 mph. Yo diría que eso es suficiente para darse cuenta.

Por supuesto, parece poco probable que estos dos días ocurran muy juntos. Pero si está comparando un viaje al mediodía justo antes o después de una tormenta con un viaje a última hora de la tarde en un día seco unos días antes y/o después, es concebible que pueda terminar en algún lugar en el estadio de béisbol de una diferencia de 1 mph.

Dicho esto, incluso un pequeño viento de frente y de cola puede marcar una diferencia significativa en su velocidad. El sitio de Sheldon tiene gráficos que muestran las pruebas del túnel de viento. En particular,

muestra que a medida que el ángulo del viento cambia de un viento de frente a un viento de cola para un viento de 5 mph, un ciclista que viaja a una velocidad "normalizada" de 25 mph (suponiendo que no haya viento) pasaría de aproximadamente 22 mph a 28 mph. La diferencia en la velocidad del ciclista a medida que cambia la velocidad del viento parece ser lineal, por lo que extrapolando hacia atrás, incluso algo como un viento de frente de 2 mph frente a un viento de cola causaría una diferencia de 3 mph. Eso es definitivamente notable. Al estar en un túnel de viento, estas pruebas no se realizaron con resistencia a la rodadura, por lo que 25 mph en el túnel de viento probablemente sea equivalente a nuestra suposición anterior de 18 mph en carreteras al aire libre.

Si combina los efectos y compara un paseo por la tarde en un día seco con un ligero viento en contra, con un paseo por la tarde en un día húmedo con un ligero viento de cola, posiblemente podría tener una diferencia de 4-5 mph entre los dos días. Eso es enorme.

En los días de alta humedad, el aire tiene menos masa debido a la mayor cantidad de H2O, que es más liviano que los pesos típicos de O2, CO2 y N2. En los días de alta presión hay más masa para apartar. La temperatura del aire también influye: el aire caliente es menos denso que el aire frío. Por lo tanto, un día caluroso, de baja presión y alta humedad requiere que se aparte menos masa.

Estos hacen una diferencia medible con respecto a los aviones, sin embargo, no tengo idea si un ciclista viaja lo suficientemente rápido como para que sea medible. Creo que es más probable que sea un viento imperceptible y tu propio bienestar (o la falta de él)

Aunque los físicos nos dicen que estamos llenos de eso, muchos ciclistas al menos "perciben" que la resistencia del viento es mayor en las mañanas relativamente húmedas pero frescas.

(Y, por supuesto, si usted y sus compañeros de trabajo estuvieron bebiendo juntos la noche anterior, eso podría tener algo que ver).

Este artículo sobre resistencia a la rodadura menciona como un aparte:

(Más tarde descubrimos que la temperatura afecta en gran medida la resistencia a la rodadura de los neumáticos).

Si el cambio ocurre a menudo al mismo tiempo y de la misma manera que el descrito anteriormente, podría resultar en algo muy notable.

En segundo lugar, asumiría que una carretera mojada causaría una resistencia adicional a la rodadura ya que el neumático tiene que moverse a un lado o recoger un poco de agua mientras rueda. Ciertamente puedo detectar ruido de la carretera adicional en días húmedos, o incluso húmedos, por lo que esta energía debe provenir de alguna parte.