Et fysikk-spørsmål. Vekt vs trillehastighet

To stykker sykler på hver sin sykkel, helt ny og samme type.
Dersom den ene rytteren er ca. 20 kg tyngre, så vil han få større hastighet ned en bakke. Men vil han også få bedre trill på en strak slette?

Kompisen min trilla ganske greit ifra meg, selv rett bortover. Er dette helt normalt, eller er noe galt på min sykkel?

Luftmotstanden er den klart viktigste faktoren her. Dernest rullemotstand i dekk, og til sist friksjon i lager.
Enkelt forklart vil en tyngre rytter påvirkes i mindre grad av luftmotstanden enn en lettere rytter, gitt at de begge har samme aerodynamiske egenskaper.

Så det vil altså kunne gi utslag bortover en horisontal strekning!?

Mer bevegelsesmengde/massetreghet hos den tyngre rytteren som mer enn veier opp for den noe økte rullemotstanden som den økte vekten gir.

Dette er ikke riktig. Om to ryttere har de samme aerodynamiske egenskapene (altså at alt er likt), så påvirkes de eksakt likt av luftmotstanden (altså med samme kraft). Så er det selvfølgelig også slik at den som er tyngre har større bevegelsesenergi for en gitt hastighet, og luftmotstanden vil derfor trenge lenger tid på å bremse denne rytteren.

Det var nok kanskje det du mente, men det er ikke det du skrev. :-)

Et annet moment er at en tyngre rytter som oftest vil ha mer luftmotstand likevel, siden de aerodynamiske egenskapene ikke vil være like (f.eks vil den tyngre rytteren oftest ha noe større frontareal).

Yepp, men siden utvendig areal ikke øker lineært med volumet kan man anta at en tung mann har forholdsvis lavere luftmotstand enn en lett mann.

I.e mannen som veier 20% mer har ikke en 20% større frontalflate.

Eller tar jeg feil her?

Nei, men 5% større frontareale vil ha vesentlig større forskjell i motstand i 40 km/t enn ved 20km/t siden motstanden ikke er lineær med hastigheten.

Så større frontareale får større konsekvens jo høyere hastighet.

Men nå er ikke hastighet nevnt her da.

Det er vel en forutsetning at de sykler like fort og da ender du opp med A og hele 5% forskjell, eller er det jo forsåvidt rett med farta v^2.

Gastronomisk utviklede aerodynamiske egenskaper kan gi ulike utslag. En stor ølvom kan fungere som en bulp-baug.

Såklart, klokkeren fra Notre Dame vil nok klare seg bra i sykkelritt og. Hvis han ikke blir diska pga. ulovlig aerodynamisk bekledning.

Tungvekteren har, antar jeg høyere fart når han kommer til horisantalstrekket. Ett eller annet tidspunkt vil han få samme fart som lettvekteren hadde da den komm til horisontalstrekket. Ikke samtidig for tungvekteren vil klare en lengre distanse før hastigheten er 0. Tungvekteren vil helt fra starten ha høyere fart enn lettvekteren.

Aristoteles hevdet i sin tid at tunge objekter falt med større hastighet enn lette objekter. Dette motbeviste imidlertid Galileo Galilei med sine eksperimenter mot slutten av 1500-tallet.

De to syklistene vil med andre ord ha like stor hastighet i bunnen av bakken, til tross for at de har forskjellig masse. Dette er fordi begge utsettes for den samme akselerasjonen gjennom hele utforbakken, nemlig gravitasjonen som målt i en loddrett linje er på 9,81 m/s^2.

Det er riktig at kraften den tunge syklisten opplever vil være større, takket være Newtons lover om sammenhengen mellom masse og akselerasjon, men husk også på at den kraften som påvirker den tunge syklisten også skal akselerere en større masse!

Da sitter man igjen med 2 ting som påvirker hvor langt identiske sykler vil rulle på et horisontalt underlag: luftmotstand og treghet. Den tunge syklisten vil ha større treghet, det betyr at det må en større kraft til for å endre hastigheten hans. Her snakker vi i stor grad om friksjonskreftene i ulike komponenter i sykkelen, i underlaget og hvordan vekten av rytteren påvirker størrelsen på disse.

Luftmotstanden vil også spille inn her. Spørsmålet er om den økte vekten (og tregheten) medfører en tilsvarende økning i luftmotstand. Dersom du opplever at din korpulente turpartner triller lengre enn deg, så tyder det på at han ikke har en så mye større luftmotstand at dette motvirker den økte tregheten hans.

Godt å se noen har gjort leksene sine.

Denne er tøff:

Inte någon ny kommentar men blir det inte jobbigt att sykla i vakuum efter ett tag?

Ja, det var det jeg tenkte og. Galileo 'tok ikke hensyn til luftmotstanden' og den er jo viktig i denne sammenhengen. Gravitasjonskraften er like stor men den tunge syklisten har lavere luftmotstand i forhold til vekten. Ref. at en stålkule faller raskere en en fjær, selv om de blir utsatt for 'samme' akselarasjonen på 9.81 m/s2.

F=ma, m=massa, a=acceleration
Tyngdekraften=mg, g=9.81.

Acceleration i backe med lutning alpha
(mg*sin(alpha)-K)=ma där K är kraften på grund av luftmotstand, rullemotstand och annat som motverkar bevegelsen.

g*sin(alpha)-K/m=a

Så accelerationen a, beror på hur stor K är jämfört med m både på flatmark och i nedförsbakker.

I praktiken tror jag att för syklister, skidåkare och liknande så är K/m mindre för stora m.

Newton--> Summen av krefter er masse ganger akselerasjon....

Hvis den lette rytteren har like stor forholdsmessig motstand som den tyngre, og tilsvarende sykkel, vil hastigheten bli den samme, men som nevnt tidligere i tråden, så vil nok luftmotstanden være omtrent den samme for begge eller i hvert fall forholds lavere for den tyngre, så ja, han eller hun vil oppnå høyere hastighet.

Enig i konklusjonene over, men vil påpeke at om de triller ut over flata og bevegelsen ikke påvirkes av andre ting enn friksjon og luftmotstand vil den tyngre syklisten bremses raskere om denne har større luftmotstand. Friksjonen i hjul vil også være noe større (20%, dette er lineært). Så skal det legges til at den tyngre syklisten vil ha større fart inn på flata.

Når jeg med mine 110 kilo ligger på 129 plass på et stravasegment opp en bru og 9 plass ned på andre siden, så er det neppe luftmotstanden som er årsaken til den forvandlingen.
Hvordan fysikken slår ut vet jeg ikke helt, men alpinkjørerne sier det er greit å ha godt med vekt med seg i utfor. I slalom er det vel ikke så bra å være tung.