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  5.自転車運動の抵抗とパワー  
     
  自転車で走行している時に選手と自転車にかかる抵抗力は、平地を等速度で進んでいる場合、空気抵抗と機械抵抗(路面抵抗など)の合計になります。  
 
<図15>自転車走行時の空気抵抗(Ra )、機械抵抗(Rm )および全抵抗(Ra + Rm )と走行速度との関係。(淵本作成)
身体質量(kg) 70
人+自転車(kg) 79
身長(cm) 175
気温(oK)(20℃) 293.16
気圧(MMHg) 760
体表面積(m2) 1.848



図15は体重70kgの選手が色々な一定速度で平地を走った場合の抵抗力の大きさを示しています。機械抵抗(路面抵抗など)は速度にかかわらず一定です。速度が大きくなると抵抗のほとんどは空気抵抗です。空気抵抗は速度の2乗に比例しますので、速度が大きくなればなるほど、空気抵抗の増加の割合(グラフの曲線の傾き)は大きくなります。
 
     
 
<図16>自転車走行時の空気抵抗に対するパワー(Pa )、機械抵抗に対するパワー(Pm )および全抵抗に対するパワー(Pa + Pm )と走行速度との関係。図15の抵抗に走行速度を掛けたものがパワーである。(淵本作成)




図16は体重70kgの選手が色々な一定速度で平地を走った場合のパワーの大きさを示しています。パワーは力×速度ですので、図15の抵抗力に速度を掛けたもの、すなわち速度の3乗に比例します。パワーも空気抵抗に対抗するためのものがほとんどです。速度が大きくなればなるほど、速度を増加させるために必要なパワーの増加量も大きくなります。例えば秒速16mでは800W(ワット)のパワーしか必要ありませんが、秒速18mで走るには1200W、秒速20mでは1600Wが必要になります。優秀な選手が最高速度をより大きくするには大変な努力が必要ということです。
 
     
       
   
       
 
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