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騎乘風阻功率計算

透過這個公式和運動科學家的研究資料，不只可以計算車手，也可以計算跑者在不同速度與風速下「對抗風阻」所需的功率。

附圖中公式的參數：

▹ Pa：空氣阻力功率，單位為瓦（W）

▹ ρ：空氣密度，單位為 kg/m³

▹ v：騎乘速度，計算時的單位要用「m/s」

▹ vw：風速，計算時的單位要用「m/s」

▹ CdA：風阻特性，單位為 m²。在騎乘時是「車手」及其「自行車」。它是阻力係數（Cd）和迎風面積（A）的乘積，數值愈小說明空氣影響程度愈低。雖然 CdA 最好在風洞中測量，但也可以通過使用功率計進行的現場測試來估算。

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因為最近一年都在研究與翻譯《Training and Racing with a Power Meter》這本書，對功率有了更深的認識和興趣，其中最有意思是作者提到風阻特性（CdA）跟「騎姿」有密切的關係。車手的風阻特性，不像跑者可以用公式推導；主要是因為車手在騎乘時的騎姿變化很大，所以 CdA 變化很大，因此無法用公式，需要透過風洞測試、電腦模擬或功率計的數據推算求得。（相對而言，跑者則無法透過改變姿勢來躲風，所以透過身高與體重來推算迎風面積 (A）的準確性較高，下圖是其中一個跑者的迎風面積的推算公式，之後會另外寫一篇來分析跑者的風阻功率）

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▹ h：身高，單位為公尺

▹ ｍ：體重，單位為公斤

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關於車手的風阻功率（Pa），透過下面的公式和文獻中研究出來的資料，我們可以得出一位車手在時速 50 km/hr 下，在公路車上握下把、握上把、趴休息把這三種騎姿下對抗風阻所需的功率分別為：

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同一位車手，在穿著相同服裝與設定下，時速 50 km/hr 對抗風阻所需的功率將是 40 km/hr 的「2 倍」。下面是在計時車以兩種不同的速度趴休息把時的功率差異（計算細節用留言方式放在留言處）：

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有興趣者，可以進一步參考這篇文獻，裡頭的資料都非常有意思，也可以拿來做各種有意思的運算：Crouch, T. N., Burton, D., LaBry, Z. A., & Blair, K. B. (2017). Riding against the wind: a review of competition cycling aerodynamics. Sports Engineering, 20(2), 81–110.

這篇文獻對比賽自行車空氣動力學進行了詳盡的回顧，檢視了眾多學術研究的結果，下面整理文章中比較有意思的結論如下：

▹ 隨著速度的增加，克服空氣阻力所需的功率以速度的三次方增長，因此騎乘速度從 40km/h 提高至 50km/h 幾乎需要加倍的功率。在比賽速度中，自行車手的功率約 80% 用於克服空氣阻力。（第 83 頁）

▹ 踩踏時比靜止不動時的風阻更大。當一條腿上升而另一條腿下降時會產生不對稱的高阻力，與水平曲柄位置相比可達 20% 的變化。這也是為什麼菁英選手在下坡時大都選擇把雙腳維持在三點與九點並趴低保持不動。當到達某個速度後，雙腳輕踩所形成的多餘阻力可能不如「完全不動」所帶來的低風阻效益。（第 86 頁）

▹ Broker 和 Kyle 在對標準公路車的騎乘姿勢進行的風洞研究中發現，將頭部和軀幹降低並將手臂置於臀部輪廓內可減少空氣阻力。（第 87 頁）

▹ 跟車時，第三位車手的低風阻效益優於第二位車手，而之後的車手效果通常變化不大。第二位車手的風阻減少約 30～45%，而第三位及之後的車手的風阻減少約 35～55% 。（第 105 頁）