حاسبة قدرة الدراجة — واط و واط/كجم

فهم نتيجة القدرة الخاصة بك

يعرض الجدول تقديرات النموذج لدرّاج وزنه 75 كجم على دراجة وزنها 9 كجم على طريق مستوٍ في هواء ساكن، باستخدام افتراضات هذه الحاسبة (Crr 0.005، وCdA 0.32 م²، وكثافة هواء 1.225 كجم/م³، وكفاءة نظام نقل حركة 97.5%). لاحظ كيف ترتفع نسبة السحب الهوائي مع ازدياد السرعة.

السرعة	القدرة المقدّرة	النسبة المبذولة على مقاومة الهواء
20 km/h	≈ 58 W	≈ 59%
25 km/h	≈ 97 W	≈ 70%
30 km/h	≈ 152 W	≈ 77%
35 km/h	≈ 226 W	≈ 82%
40 km/h	≈ 323 W	≈ 85%

جميع الثوابت افتراضات نموذجية، وليست قياسات لعتادك أنت. فقيمة CdA وحدها تتراوح عادةً من نحو 0.20 م² (وضعية سباق ضد الساعة هجومية) إلى 0.40 م² أو أكثر (الركوب المنتصب)، كما تتباين Crr بعدة أضعاف بين الإطارات والأسطح المختلفة.
يُفترض هواء ساكن. والرياح المعاكسة ترفع القدرة المطلوبة ارتفاعًا كبيرًا لأنّ السحب يعتمد على سرعة الهواء لا على السرعة الأرضية.
تنخفض كثافة الهواء مع الارتفاع وترتفع في الطقس البارد، ما يغيّر الحدّ الهوائي.
في النزول قد ينتج النموذج قدرة منخفضة جدًا أو صفرية — إذ توفّر الجاذبية الدفع؛ وتضع الحاسبة حدًّا أدنى للقدرة المعروضة عند 0 واط.
مقياس القدرة المعايَر يقيس المخرجات الفعلية مباشرةً وهو المعيار المرجعي؛ أمّا تقديرات النموذج فهي للتثقيف والتخطيط التقريبي.

ماذا تفعل حاسبة قدرة الدراجة؟

قدرة ركوب الدراجات هي معدّل أداء الدرّاج للشغل الميكانيكي، وتُقاس بالواط. على الطريق يذهب هذا الشغل إلى ثلاثة أحمال فيزيائية: رفع الكتلة المجمّعة للدرّاج والدراجة ضد الجاذبية على المنحدر، والتغلّب على مقاومة الدحرجة بين الإطارات والطريق، ودفع الهواء جانبًا. يجمع نموذج فيزيائي راسخ، جرى التحقق منه مقابل قدرة مقيسة في دراسات مثل دراسة Martin وزملائه (1998)، هذه القوى ويضربها في السرعة لإعطاء القدرة المطلوبة.

بما أنّ معاملات السحب والدحرجة الحقيقية لدرّاج ودراجة بعينهما نادرًا ما تكون معروفة، تستخدم هذه الحاسبة قيمًا منشورة نموذجية كافتراضات ثابتة: معامل مقاومة دحرجة (Crr) يساوي 0.005، يمثّل إطارات الطريق على الأسفلت؛ ومساحة أمامية فعّالة (CdA) تساوي 0.32 م²، تمثّل درّاج طريق ممسكًا بمقابض المكابح؛ وكثافة هواء 1.225 كجم/م³، وهي القيمة المعيارية عند مستوى سطح البحر عند 15 °C؛ وكفاءة نظام نقل حركة 97.5%، بما يتوافق مع قياسات منشورة لأنظمة السلسلة. ويُفترض هواء ساكن — دون رياح معاكسة أو مساعدة.

تتباين القيم الواقعية حول هذه الافتراضات: فالوضعية (الإمساك بالمقابض السفلية مقابل الجلوس المنتصب)، والملابس، والمعدات، واختيار الإطارات، وسطح الطريق، والارتفاع، والرياح، يمكن لكلٍّ منها أن يغيّر القدرة المطلوبة بهامش ملموس. ويبقى مقياس القدرة المباشر للقوة هو المعيار المرجعي لقياس المخرجات الفعلية للفرد.

كيفية استخدام حاسبة قدرة الدراجة هذه

أدخل سرعة ركوبك بالكيلومتر في الساعة.
أدخل وزن جسمك ووزن دراجتك — فمجموعهما يحدّد حملَي الجاذبية ومقاومة الدحرجة.
أدخل ميل الطريق كنسبة مئوية: 0 للطريق المستوي، وقيمة موجبة للصعود (مثلًا 5 لصعود بنسبة 5%)، وقيمة سالبة للنزول.
اقرأ القدرة المقدّرة بالواط، وقيمة الواط لكل كيلوغرام، ومقدار القدرة الذاهب إلى مقاومة الهواء.

الفيزياء وراء قدرة الدراجة

P = (F_gravity + F_rolling + F_aero) × v ÷ 0.975

F_gravity = (m_rider + m_bike) × 9.8067 × sin(atan(grade% ÷ 100))

F_rolling = (m_rider + m_bike) × 9.8067 × cos(atan(grade% ÷ 100)) × 0.005

F_aero = 0.5 × 1.225 × 0.32 × v² (v in m/s)

يجمع النموذج ثلاث قوى مقاومة ويضربها في السرعة الأرضية، ثم يقسم على كفاءة نظام نقل الحركة لمراعاة خسائر الاحتكاك في السلسلة والمحامل. قوة الجاذبية هي الكتلة المجمّعة مضروبة في g مضروبة في جيب زاوية الطريق؛ ومقاومة الدحرجة هي الكتلة مضروبة في g مضروبة في جيب تمام الزاوية مضروبة في Crr؛ أمّا السحب الهوائي فينمو مع مربّع السرعة، ولذلك تنمو القدرة اللازمة للتغلّب عليه مع مكعّب السرعة.

مثال محلول: درّاج وزنه 75 كجم على دراجة وزنها 9 كجم بسرعة 30 كم/س على أرض مستوية. تسهم مقاومة الدحرجة بنحو 4.1 نيوتن والسحب الهوائي بنحو 13.6 نيوتن؛ وإجمالي القدرة نحو 152 واط، منها نحو 77% تُبذل ضد الهواء. ويحتاج الدرّاج نفسه عند 40 كم/س إلى نحو 323 واط — أي أكثر من الضِّعف مقابل زيادة سرعة بمقدار الثلث، لأنّ القدرة الهوائية تتناسب مع مكعّب السرعة.

الواط لكل كيلوغرام يقسم القدرة على وزن الدرّاج. وهو التطبيع المعياري المستخدم في ركوب الدراجات لأنّ سرعة الصعود على المنحدرات الحادّة تحكمها إلى حد بعيد القدرة نسبةً إلى الوزن الإجمالي، بينما تحكم السرعةَ على الطريق المستوي إلى حد بعيد القدرةُ المطلقة نسبةً إلى السحب الهوائي (Allen وCoggan وMcGregor، Training and Racing with a Power Meter).

أخطاء شائعة

مقارنة تقدير النموذج مباشرةً بقراءة مقياس القدرة وعزو الفارق إلى اللياقة — في حين أنّ الاختلافات في CdA وCrr والرياح تفسّر معظمه.
إدخال الميل كعدد عشري (0.05) بدلًا من نسبة مئوية (5).
تجاهل الرياح: النموذج يفترض هواءً ساكنًا، وحتى رياح معاكسة متواضعة ترفع القدرة الحقيقية المطلوبة بصورة ملموسة.
افتراض أنّ القدرة تتناسب خطيًا مع السرعة — فالحدّ الهوائي يتناسب مع مكعّب السرعة، ولذلك تكون الزيادات الصغيرة في السرعة عند السرعات العالية باهظة الثمن.
استخدام وزن الدرّاج وحده لحمل الصعود؛ فالنموذج يستخدم بحق كتلة الدرّاج مضافًا إليها كتلة الدراجة للجاذبية ومقاومة الدحرجة.

الأسئلة الشائعة

كم واط يلزم للسير بسرعة 30 كم/س؟

باستخدام الافتراضات المعيارية لهذه الحاسبة (درّاج 75 كجم، دراجة 9 كجم، طريق مستوٍ، هواء ساكن، Crr 0.005، CdA 0.32 م²)، يتطلّب السير بسرعة 30 كم/س نحو 150 واط تقريبًا، مع بذل نحو ثلاثة أرباعها للتغلّب على مقاومة الهواء. وتتباين المتطلبات الفعلية بحسب الوضعية والمعدات والرياح وسطح الطريق.

ما هي CdA في ركوب الدراجات؟

CdA هي معامل السحب مضروبًا في المساحة الأمامية، ويُعبَّر عنها بالمتر المربع — وهي الرقم الوحيد الذي يلخّص مدى انسيابية الدرّاج والدراجة. تفترض هذه الحاسبة قيمة نموذجية لركوب الطريق تساوي 0.32 م². وتتراوح القيم المنشورة من نحو 0.20 م² لوضعية سباق ضد الساعة هجومية إلى 0.40 م² أو أكثر للركوب المنتصب، وهذا ما يجعل الوضعية تغيّر السرعة كثيرًا عند القدرة نفسها.

ما هي قيمة الواط لكل كيلوغرام الجيدة؟

الواط لكل كيلوغرام هو القدرة مقسومة على وزن الدرّاج، وهو الأكثر أهمية في الصعود، حيث تحكم السرعةَ إلى حد بعيد القدرةُ نسبةً إلى الوزن الإجمالي. وتتباين قيمة W/kg المستدامة تباينًا هائلًا بحسب الخلفية التدريبية ومدة الجهد والعمر، ولذلك لا يوجد رقم واحد "جيد"؛ فأدبيات التدريب القائم على القدرة (Allen وCoggan وMcGregor) تصنّف الدرّاجين عبر نطاقات واسعة. ومقارنة قيمتك أنت عبر الزمن أكثر إفادةً من مقارنتها بالآخرين.

لماذا تهيمن مقاومة الهواء عند السرعات الأعلى؟

تنمو قوة السحب الهوائي مع مربّع سرعة الهواء، وتنمو القدرة اللازمة للتغلّب عليها مع المكعّب. أمّا مقاومة الدحرجة فتكاد تكون ثابتة مع السرعة. فعند 20 كم/س ينسب النموذج نحو 59% من القدرة إلى مقاومة الهواء؛ وعند 40 كم/س تصل هذه النسبة إلى نحو 85%، وهذا ما يجعل الديناميكا الهوائية تهيمن على السباقات عند السرعات العالية.

ما مدى دقة نموذج قدرة الدراجة مقارنةً بمقياس القدرة؟

وجدت أبحاث التحقق مثل دراسة Martin وزملائه (1998) أنّ النموذج الفيزيائي يتوافق توافقًا وثيقًا مع القدرة المقيسة عندما تُقاس قيم CdA ومقاومة الدحرجة والرياح والميل الفعلية للدرّاج والمسار المحدّدين. أمّا هذه الحاسبة فتستخدم قيمًا ثابتة نموذجية بدلًا من قيم مقيسة، لذا عامِل مخرجاتها كتقدير تعليمي؛ ويبقى مقياس القدرة المباشر للقوة والمعايَر هو المعيار المرجعي للفرد.

كيف يغيّر الميل القدرة المطلوبة؟

في الصعود يُضاف حدّ جاذبية يتناسب مع الكتلة الإجمالية وجيب زاوية الطريق. فبالنسبة لمنظومة درّاج ودراجة كتلتها 84 كجم، تضيف كل 1% من الميل نحو 8.2 نيوتن من قوة المقاومة — وعند 15 كم/س يعادل ذلك نحو 35 واط إضافية لكل 1% من الانحدار. ولهذا السبب تتبع سرعة الصعود قيمة الواط لكل كيلوغرام تتبعًا وثيقًا.

المراجع

Martin JC, Milliken DL, Cobb JE, McFadden KL, Coggan AR. Validation of a mathematical model for road cycling power. Journal of Applied Biomechanics 1998; 14(3): 276–291.
Wilson DG. Bicycling Science, 3rd edition. MIT Press, 2004 — rolling resistance, aerodynamic drag and drivetrain efficiency of bicycles.
Allen H, Coggan AR, McGregor S. Training and Racing with a Power Meter, 3rd edition. VeloPress, 2019.
International Civil Aviation Organization (ICAO). Standard Atmosphere — sea-level air density 1.225 kg/m³ at 15 °C.
American College of Sports Medicine. ACSM's Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 11th edition. Wolters Kluwer, 2021.

🚴 حاسبة قدرة الدراجة