功率衡量的是什么，它与速度有何不同
骑行功率是骑行者做机械功的速率，以瓦特为单位衡量。相比之下，速度只是单位时间内所经过的距离，很大程度上取决于外部条件：相同的功率输出，在不同的坡度、风力和路面下会产生截然不同的速度。一名骑行者以10公里/小时的速度爬陡坡时，其输出的功率可能远高于同一名骑行者在平地以30公里/小时巡航时的功率，因为爬坡时大部分功率都用于克服重力抬升身体和车身重量，而非转化为前进速度。
这正是功率已成为骑行训练和比赛中首选努力程度衡量指标的原因：与速度不同，功率不会因坡度、风力或跟骑而失真，因此它能直接反映骑行者的生理输出，并且在体重标准化后，可以在不同训练课次之间以及不同骑行者之间进行比较。
物理学模型：三种阻力
一个成熟的物理学模型（曾在Martin及同事1998年的研究等实测功率验证中得到验证）通过将三种阻力相加、乘以速度，再除以传动系统效率（以计入链条和轴承中的摩擦损耗）来计算以某一速度骑行所需的功率。重力分力等于骑行者与自行车的合计质量乘以重力加速度，再乘以路面角度的正弦值。滚动阻力等于同样的合计质量乘以重力加速度，再乘以路面角度的余弦值，再乘以滚动阻力系数。空气动力阻力随速度的平方增长，这意味着克服它所需的功率随速度的立方增长。
由于特定骑行者与自行车的真实阻力和滚动参数如果不经过专门测试通常无法得知，物理模型计算器中通常会采用一些公开发表的典型数值作为固定假设：滚动阻力系数（Crr）取0.005，代表沥青路面上的公路车胎；有效迎风面积（CdA）取0.32平方米，代表握下把位骑行的公路骑行者；空气密度取每立方米1.225千克，即15摄氏度下的标准海平面数值；传动系统效率取97.5%，与已发表的链传动测量结果一致。假设为无风的静止空气环境，不考虑顺风或逆风。
- P = (F_重力 + F_滚动 + F_空气) x v / 0.975
- F_重力 = (m_骑行者 + m_自行车) x 9.8067 x sin(atan(坡度% / 100))
- F_滚动 = (m_骑行者 + m_自行车) x 9.8067 x cos(atan(坡度% / 100)) x 0.005
- F_空气 = 0.5 x 1.225 x 0.32 x v^2（v单位为米/秒）
为什么空气阻力在更高速度下占主导
下表展示了一名75公斤骑行者骑乘9公斤自行车，在无风静止空气中于平路上的模型估算值，使用上述标准假设。请注意，用于克服空气阻力的功率占比会随速度稳步攀升：空气动力阻力随风速的平方增长，因此克服它所需的功率随立方增长，而滚动阻力则几乎不随速度变化。
| 速度 | 估算功率 | 用于克服空气阻力的占比 |
|---|---|---|
| 20公里/小时 | ≈ 58瓦 | ≈ 59% |
| 25公里/小时 | ≈ 97瓦 | ≈ 70% |
| 30公里/小时 | ≈ 152瓦 | ≈ 77% |
| 35公里/小时 | ≈ 226瓦 | ≈ 82% |
| 40公里/小时 | ≈ 323瓦 | ≈ 85% |
每公斤瓦特数作为比较指标
每公斤瓦特数将功率输出除以骑行者体重，是骑行运动中标准化的常用方法，因为在陡坡上的爬坡速度主要由相对于系统总重量的功率决定。相比之下，在平路上，速度主要由绝对功率相对于空气动力阻力决定，因为当路面角度接近零时，重力几乎不起作用。这一点在功率训练文献中有明确记载，尤其是Allen、Coggan与McGregor所著的《用功率计训练与比赛》，该书将每公斤瓦特数作为比较不同体型骑行者表现的标准维度。
由于可持续的每公斤瓦特数会因训练背景、努力持续时间、年龄以及其他众多个体因素而存在巨大差异，因此并不存在适用于所有骑行者的单一「良好」数值；在同样的努力持续时间下，跟踪个人自身每公斤瓦特数随时间的变化，通常比与其他骑行者比较更有参考价值。
什么是FTP？
功能阈值功率（FTP）是功率训练文献中的一个概念，记载于Allen、Coggan与McGregor所著的《用功率计训练与比赛》一书，指骑行者能够以准稳态生理状态维持约一小时的最高功率输出。它起着个体参考点的作用：由于骑行者的绝对功率能力差异巨大，将训练目标强度表示为骑行者自身FTP的百分比，能使训练区间实现个性化，而不是基于一个对不同骑行者毫无意义的固定瓦特数。
FTP并非终身固定不变的单一数值——它会随体能变化而变化，这也是功率训练计划需要定期重新评估的原因。本文仅介绍这一概念；估算FTP的具体场地测试方案不在本文讨论范围内，测试方法和适当的强度递进最好由合格教练或原始训练文献指导。
常见问题
自行车上功率与速度有什么区别？
功率是骑行者做机械功的速率，以瓦特为单位；速度则只是单位时间内经过的距离。速度会因坡度、风力和跟骑而严重失真——相同的功率输出在爬坡和平路上会产生截然不同的速度——这正是功率被视为更直接、更具可比性的生理努力衡量指标的原因。
如何用物理学计算骑行功率？
标准物理学模型将三种阻力——重力、滚动阻力和空气动力阻力——相加，再乘以骑行速度，然后除以传动系统效率。当骑行者自身的实测数值不可用时，通常会采用一些公开发表的典型常数（滚动阻力系数0.005、迎风面积0.32平方米、空气密度每立方米1.225千克，以及97.5%的传动系统效率）。
什么样的每公斤瓦特数算好？
每公斤瓦特数是功率除以骑行者体重，在爬坡时最为重要，因为爬坡速度主要由相对于总重量的功率决定。可持续的每公斤瓦特数会因训练背景、努力持续时间和年龄而有巨大差异，因此没有适用于所有骑行者的单一「良好」数值；在相同持续时间下追踪个人自身数值随时间的变化，比与他人比较更有参考价值。
骑行中FTP是什么意思？
FTP，即功能阈值功率，是骑行者能够以准稳态生理状态维持约一小时的最高功率输出，这一概念记载于功率训练文献（Allen、Coggan与McGregor）。它是一个个性化的参考点：训练强度通常以骑行者自身FTP的百分比来表示，而非固定瓦特数。
为什么骑行速度越高，空气阻力的影响越大？
空气动力阻力随风速的平方增长，而克服它所需的功率随风速的立方增长，滚动阻力则几乎不随速度变化。在标准物理学模型中，空气阻力在20公里/小时时约占总功率的59%，但在40公里/小时时上升到约85%，这正是空气动力学在竞赛速度下主导骑行表现的原因。
参考文献
- 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.
- 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/m^3 at 15 degrees Celsius.
- American College of Sports Medicine. ACSM's Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 11th edition. Wolters Kluwer, 2021.