Storyboard

El ciclismo es un deporte de propulsión mecánica donde la potencia del pedaleo se transmite a través de la cadena cinemática bicicleta a la rueda, que interacciona con el suelo. El balance de potencias es el modelo central: la potencia muscular (P_pedaleo) debe superar la suma de potencia aerodinámica ( 90 % del total a 40 km/h), potencia gravitacional en subida, potencia de rodadura y potencia de inercia. La posición aerodinámica del ciclista es el factor modificable más importante: reducir el CDA (C_D × Área) de 0.35 a 0.25 m² ahorra ~80 W a 45 km/h. La eficiencia mecánica del pedaleo (_bici 9698 %) es la más alta de todos los deportes de locomoción. La cadencia óptima (~90100 rpm en ciclistas de ruta) minimiza la fatiga neuromuscular. La potencia de umbral de lactato (FTP, Functional Threshold Power) es el indicador de rendimiento más utilizado: es la potencia media máxima sostenible durante 60 min. El pedaleo genera fuerzas tangenciales en los pedales que son transformadas en torque en el piñón según la relación de transmisión (plato/piñón).

ID:('ky', 495)

Storyboard

$P_{pedaleo}=P_{aero}+P_{grav}+P_{rod}+P_{inercia}$

Variables

$P_{aero}$

Potencia aerodinámica

$W$

$P_{inercia}$

Potencia de aceleración/inercia

$W$

$P_{rod}$

Potencia de rodadura

$W$

$P_{grav}$

Potencia gravitacional

$W$

$P_{pedaleo}$

Potencia mecánica de pedaleo

$W$

ID:('gm', 4433)

Storyboard

$P_{aero}=\frac12\rho CDA(v+v_{viento})^3$

Variables

$\r ho$

Densidad del aire

$kg/m³$

$v$

Velocidad bicicleta-ciclista

$m/s$

$v_{viento}$

Velocidad de viento frontal

$m/s$

$CDA$

Área aerodinámica efectiva

$m²$

$P_{aero}$

Potencia aerodinámica

$W$

ID:('gm', 4434)

Storyboard

$P_{grav}=M_{total}gv\sin\phi$

Variables

$M_{total}$

Masa total ciclista+bicicleta

$kg$

$v$

Velocidad bicicleta-ciclista

$m/s$

$g$

Gravedad

$m/s²$

$P_{grav}$

Potencia gravitacional

$W$

$phi$

Ángulo de pendiente

$rad$

ID:('gm', 4435)

Storyboard

$M_{total}=M_{ciclista}+M_{bici}$

Variables

$M_{bici}$

Masa bicicleta

$kg$

$M_{ciclista}$

Masa ciclista

$kg$

$M_{total}$

Masa total ciclista+bicicleta

$kg$

ID:('gm', 4436)

Storyboard

$P_{rod}=C_rM_{total}gv\cos\phi$

Variables

$C_r$

Coeficiente de rodadura

$1$

$M_{total}$

Masa total ciclista+bicicleta

$kg$

$v$

Velocidad bicicleta-ciclista

$m/s$

$g$

Gravedad

$m/s²$

$P_{rod}$

Potencia de rodadura

$W$

$phi$

Ángulo de pendiente

$rad$

ID:('gm', 4437)

Storyboard

$v=\left(\frac{P_{pedaleo}-P_{grav}-P_{rod}}{\frac12\rho CDA}\right)^{1/3}$

Variables

$\r ho$

Densidad del aire

$kg/m³$

$v$

Velocidad bicicleta-ciclista

$m/s$

$CDA$

Área aerodinámica efectiva

$m²$

$P_{rod}$

Potencia de rodadura

$W$

$P_{grav}$

Potencia gravitacional

$W$

$P_{pedaleo}$

Potencia mecánica de pedaleo

$W$

ID:('gm', 4438)

Storyboard

$v=\frac{N_{plato}}{N_{pinon}}2\pi r_{rueda}f_{cadencia}$

Variables

$N_{pinon}$

Dientes del piñón

$1$

$N_{plato}$

Dientes del plato

$1$

$f_{cadencia}$

Frecuencia de cadencia

$Hz$

$v$

Velocidad bicicleta-ciclista

$m/s$

$r_{rueda}$

Radio de rueda

$m$

ID:('gm', 4439)

Storyboard

$P_{pedaleo}=M_{pedal}\omega_{pedal}$

Variables

$M_{pedal}$

Torque de pedaleo

$N·m$

$P_{pedaleo}$

Potencia mecánica de pedaleo

$W$

$omega_{pedal}$

Velocidad angular pedal

$rad/s$

ID:('gm', 4440)

Storyboard

$t_{ascenso}=\frac{M_{total}g\Delta h}{P_{pedaleo}\eta_{bici}}$

Variables

$eta_{bici}$

Eficiencia transmisión bicicleta

$1$

$M_{total}$

Masa total ciclista+bicicleta

$kg$

$Delta h$

Desnivel vertical

$m$

$g$

Gravedad

$m/s²$

$P_{pedaleo}$

Potencia mecánica de pedaleo

$W$

$t_{ascenso}$

Tiempo de ascenso

$s$

ID:('gm', 4441)

Storyboard

$VAM=\frac{\Delta h}{t_{ascenso}}$

Variables

$VAM$

Velocidad ascensional media

$m/s$

$Delta h$

Desnivel vertical

$m$

$t_{ascenso}$

Tiempo de ascenso

$s$

ID:('gm', 4442)

Storyboard

$\eta_{pedaleo}=\frac{P_{pedaleo}}{VO_2E_{O2}/60}$

Variables

$eta_{pedaleo}$

Eficiencia bruta pedaleo

$1$

$E_{O2}$

Energía por litro de oxígeno

$J/L$

$P_{pedaleo}$

Potencia mecánica de pedaleo

$W$

$VO_2$

Consumo de oxígeno

$L/min$

ID:('gm', 4443)