Швидкість велосипеда залежить від потужності крутіння педалей, типу і класу велосипеда, стану дорожнього полотна, рельєфу і вітру. Цікаво оцінити в яких пропорціях.
За моїми спостереженнями, якщо на гладкому шосе крейсерська швидкість складає 30 км / год, то на другорядній дорозі вона падає до 25, при їзді в групі може вирости до 35, зустрічний вітер може погасити швидкість до 20 км / год і це сприймається важко. При заїзді в гору швидкість легко гаситься, наприклад до 15 км / год і це сприймається нормально.
У мережі вважається, що вже при швидкостях 25-30 км / год основні сили йдуть на боротьбу з опором повітря, та й взагалі швидкості більше 30 км / год визначаються не стільки силою ніг, скільки аеродинамікою. Мене це насторожує. 
За моїми спостереженнями аеродинаміка набагато сильніше відчувається при зустрічному вітрі, коли проти вітру доводиться боротися. У той же час попутний вітер не відчувається зовсім, оскільки швидкість руху зазвичай більше швидкості вітру. А швидкість не стає вже дуже великий. Може значення аеродинаміки дещо перебільшено? На щастя не дуже складно прикинути розподіл витрат при русі велосипеда. Потім можна порівняти ці дані з опублікованими в мережі спостереженнями користувачів велосипедів з вимірювачами потужності.
Потужність і сила тяги
Для початку цікаво зрозуміти, які ресурси є у велосипедиста. При боргом педалюванні основна характеристика це видається потужність. Судячи з відгуків власників вимірювачів потужності можна вважати, що довго можна видавати 200 ватт. 
Це відповідає при швидкості 25 км / ч постійній силі «тяги» 28.8 ньютонів (25 км / год це 6.94 м / с, 200 / 6.94 = 28.8).
Для більшої наочності далі силу буду приводити в одиницях кілограм-сили. 
Одна кілограм-сила (позначення «кг» на відміну від маси - «кг») це вага тіла з масою 1 кг, тобто сила з якою гиря, на якій написано «1 кг» тисне на ваги. Це те, з чим ми маємо справу в побуті замість власне «маси тіла». 1 кг = 9.81 ньютонів.
Відповідно, 200 ват потужності, що виробляється при 25 км / год це всього-на-всього 2.9 кг прикладається до велосипеда сили. Це здається дивним, адже можна легко підняти вантаж набагато більший. Але в цьому і є відмінність сили від роботи. Вантаж потрібно не просто підняти, а піднімати і піднімати, причому швидко. Звичайно на короткий термін можна розвинути і більшу силу і більшу потужність, але на тривалий період виходить приблизно такі цифри. До речі, потужність коня, 1 к.с. = 736 ват, всього в 3.5 рази більше ніж потужність середнього велосипедиста.
При усталеному русі транспортного засобу сила опору (F) визначається трьома факторами: тертям кочення (R), гірками (T) (виражається в збільшенні ваги, який потрібно заштовхнути в гору) і опором повітря (Q).
Сила тертя залежить від коеф. тертя (k) і складовою ваги (P) перпендикулярно поверхні. Тобто, чим більше вага, чим гірше дорога, чим гірше шини, тим опір через тертя більше.
Гірка додає тягне назад силу (Т), в залежність від ваги (P) і кута (альфа), але кілька зменшуючи тиск на поверхню, тобто силу тертя.
Нарешті, сила аеродинамічного опору (Q) пропорційна площі поперечного (лобового) перетину (S), коефіцієнту аеродинамічного опору (Cx) і квадрату швидкості (v), множник (ро) це щільність повітря.
гірки
З трьох доданків повна ясність тільки з рухом в гірку або з гірки. Вага (велосипедист + споряджений велосипед) відомий, тангенс кута нахилу теж.
Тангенс відзначений на дорожньому знаку, оскільки це відсоток набору висоти на проекцію по горизонталі довжини шляху. Тобто, це довжина дороги по карті. При «відсотках» характерних для доріг це практично одне і те ж, що і «синус» - набір висоти на довжину шляху, але потрібно пам'ятати, що ухил 100% відповідає розі 45 градусів, а не 90. Загалом, можна вважати, що ухил 10% позначає 1 метр підйому на 10 метрів шляху.
Сила, яка постійно буде тягнути назад при підйомі, це відсотки, зазначені на дорожньому знаку, від спорядженого ваги (велосипедист + велосипед). Наприклад, при вазі 90 кг при русі в підйом з ухилом 10% велосипед буде тягнути назад сила в 9 кг. Так як вважаємо, що в розпорядженні у велосипедиста 200 ват потужності або як розглядав вище 2.9 кг сили тяги при швидкості 25 км / год, то зрозуміло, що на такій швидкості йому ніяк не заїхати, оскільки 2.9 кг тягнуть вперед менше, ніж 9 кг тягнуть назад. Але при зниженні швидкості, «сила тяги» зростає. Якщо знехтувати втратами на тертя і опір повітря, то можна заїхати на швидкості W / F (наявна в розпорядженні потужність, поділена на силу, тягне назад), тобто 8 км / год. (200/9 / 9.81 * 3.6). Схоже на правду 🙂
Є і хороша новина. При їзді з гірки з ухилом 10% це дає (У попередньому велосипедисту) 9 кг до сили тяги, що в три рази більше, ніж видається крутінням педалей. Тому педалі крутити, в общем-то особливого сенсу немає. Краще зберегти сили.
тертя
У першому доданку R є невідомий коефіцієнт тертя. Точніше, коефіцієнт тертя кочення (k = k '* r, де r - радіус колеса). Він залежить від «котимо» покришки і якості дороги. Зрозуміло, може змінюватися в широких межах, причому дані знайти складно. Для початку можна взяти для шосейного колеса на асфальті k = 0.004, хоча зустрічаються дані і в 10 разів менше і в 4 рази більше. Якщо порівняти з силами при їзді в гору, то такий коефіцієнт тертя відчувається як підйом в гору з ухилом 0.4%, тобто, практично ніяк 🙂 У кілограм-силу це 0.36 кг. Відповідна гіпотетична швидкість (без гірки і без опору повітря, наприклад на велотренажері) при 200 ватах = 204 км / ч. Чи не схоже на правду 🙂 Зазвичай відразу відчувається, котить велосипед чи ні. Або ось цей велосипед / шини / тиск в шинах / асфальт і т.п. котить краще, а он той - гірше. Судячи з обчисленням на швидкостях істотно менше 200 км / год таких відчуттів не повинно бути, все велосипеди повинні здаватися однаковими.
опір повітря
У «аеродинамічному» слагаемом два параметра, які впливають на опір. Перший - «лобова» площа (S). 
Цей параметр можна виміряти, за допомогою аналогічних фотографій. Зроблю це пізніше, при зіставленні розрахунків з експериментальними даними. Для оцінки поки можна вважати S = 0.5 м2. Другий параметр Cx найзагадковіший. Це коефіцієнт аеродинамічного опору або коеф. обтікання. 
Цей коефіцієнт залежить від того наскільки гладка поверхня і від того, наскільки досконала аеродинамічна форма. Для оцінки можна взяти Сх = 0.5
Для швидкості 25 км / год сила аеродинамічного опору виходить рівної 0.75 кг, або буде відбирати всього 51 ват з наявних 200 ват. А якщо використовувати всі 200 ват на аеродинамічний опір, то розрахункова швидкість вийде рівною 39 км / ч, сила аеро-гальмування при цьому буде дорівнює 1.9 кг. Поки складно прокоментувати. На 25 км / год дійсно аеродинамічний опір не особливо відчувається, а 39 км / ч в моєму випадку досягається при спуску з гірки, а гірка може давати величезний плюс до потужності педалювання.
В цілому для наведених вище оціночних параметрів (вага велосипедиста + велосипед = 90 кг, асфальт) для їзди в невелику гірку, яка може і не відчуватися як гірка = 1% (це 1 метр перепаду на 100 метрів шляху) наявні 200 ват дадуть швидкість 30.7 км / год. Розподіл витрат: на тертя 15% (0.36 кг), на гірку 38% (0.9 кг), на аеродинаміку 47% (1.14 кг). А при їзді вниз з такою ж гірки швидкість зросте до 43 км / год, що з'явилася «тяга» з гірки = 0.9 кг дасть можливість компенсувати збільшені втрати на опір повітря = 2.2 кг.
Цифри можна «помацати» за допомогою калькулятора .
Таким чином, перші висновки приблизно такі:
- Аеродинамічний опір правильніше зіставляти з їздою в гірку (з гірки), а не з подоланням тертя, оскільки гірка дає порівнянний з «аеро» вклад навіть при абсолютно непомітних ухилах.
- З «котимо» велосипеда потрібно розібратися експериментально. Цілком можливо, що коеф. тертя в мережі сильно занижені.
У мережі є чудовий експеримент по досягненню швидкості при різній прикладається до педалей потужності. Посилання на статтю «Цікава велосипедна аеродинаміка». Звідти можна взяти дані, щоб уточнити розподіл вкладів від «котимо» і аеродинаміки. Це буде зроблено в замітці Визначення параметрів котимо велосипеда з вимірювань потужності .
Зазначу, що вище розглядалося усталений рух. Це означає, що зовсім не бралася до уваги інерція руху, яка здорово відчувається при катанні. Наприклад, розігнавшись з гірки, особливо «підкрутивши» внизу, можна легко залетіти в невеликий підйом. Але якщо підйом великий, то в кінці кінців накопичена інерція від попереднього спуску витратив. Ось тоді наведені вище формули і починають діяти. Внесок інерції трохи розглянув в замітці Чому пагорби знижують середню швидкість .
Вадим Нікітін
на початок сторінки
Може значення аеродинаміки дещо перебільшено?