婦人自転車26インチ、3段ギアのsecondで40

質問

婦人自転車26インチ、3段ギアのsecondで400メートル程の坂道を下り坂に差し掛かった時にペダルを漕ぐのを止めて惰性に任せて下る時に
何時も私の自転車を学生さん達は追い越しながら4.5回程、ペダルを漕いで、ブレーキを踏んでいる気配も無いのに、下に着くまでに惰性に任せた私の自転車のほうが追いつく感じでぶつかりそうになるのでブレーキを踏んでしまいます。　どうして私が追いつくのでしょうか？　因みに私の体重は63キロですが？　どんな力が働いているのでしょうか？

回答No.4

Postizos · ベストアンサー

漕いでいない自転車は下り坂では重力（のうち坂の下方向への分力）に引っ張られて加速し、空気抵抗とつり合った所で一定の速度で走ります。
なぜ空気抵抗とつり合うかと言うと、空気抵抗は速度の二乗に比例して増えて行き、つまり早くなればなるほど抵抗は大きくなるからです。
漕いだ時に乗る人の脚力によって最高速度が頭打ちになって決まってくるのもこの空気抵抗の性質から来ています。
下り坂での重力と体重の力はちょうどこの脚力に相当するわけです。

空気抵抗が同じ二つの物があったとすると、重量の重いほうが引っ張られる力が多く、最終的につり合う速度も高くなります。（空気抵抗以外の転がりなどの走行抵抗の条件は同じとします）
http://keisan.casio.jp/exec/system/1164007737
ここに自由落下の場合の計算がありますが、落下時間を充分長く（40s以上）とると速度は頭打ちになるのがわかります。そこに体重を入力していただくと速度の差の比はだいたい分かると思います。
例えば63kgと53kgを較べるとけっこうな差になっているのがわかると思います。

有名なガリレオの実験も条件を整えて空気抵抗の違いが無視しうるほどの差にしてやらないとうまくいきません。↓（この実験は球の密度が本当に同じなのかという疑義を私はもちましたが。）
https://www.youtube.com/watch?v=OkfNkdfcfEQ

そしてもうひとつの空気抵抗ですが、走っている自転車の後には乗員と自転車に引っ張られた空気の流れが起きていて、その流れの中に入れば空気抵抗は少なくなるのです。
この力はかなり大きくて、しかも思っているより後のほうまで影響しています。ですから他の車の後に入った形であれば同じ力で漕いでいると自然と追いついてしまうのです。
あなたは気付いていないでしょうがあなたを追い越さないで後で我慢している人はやはりブレーキを使っています。そして自分の方が早いと判断して漕いで前に出た時から空気をまともに受けるようになっています。そして今度は後になったあなたは風を前の車に受けてもらっているから抵抗が少なくなり、適宜ブレーキを使わないとぶつかることになってしまいます。
（検索語句：ドラフティング・自転車・空気抵抗などで）
http://rbs.ta36.com/?p=19509

乗員の空気抵抗は［空気抵抗係数×前面投影面積（前から見たシルエットの面積）］で、空気抵抗係数は姿勢を変えてもほとんど変わりませんが、前傾して頭を低くすれば前面投影面積を小さくすることができます。ですから競争用の自転車は前傾の深い姿勢が取れるようになっているのです。

では乗員の体の大きさが違っていたらどうでしょうか。体重が重くても体が大きければ前面投影面積が大きくなって空気抵抗も大きくなるのでは？
そのとおりですが、例えば立方体の人がいたとして、身長（一辺）が2倍になれば前面投影面積は2×2で4倍になってしまいますが、体重は2×2×2の８倍になります。
まあそんなに分厚い人はいないんでそれほどではないとして、大きい・太った人の方が下りでは若干有利だと言えるのではないでしょうか。

以上、空気抵抗のファクターと体重差のファクターの二つがあり、どちらかあるいは両方の影響であろうと私は考えます。
整備の状況とかパーツの性能はほぼ同等なんではないかと予想しています。

お礼

むずかしい質問で解りズライ表現でしたが詳細なご解答有り難うございました。

回答No.3

corumgdr

あなたの文章が多少、分かりにくいので、多くの人が状況を間違えて理解している様ですが、ここで問題となるのは、先行する「学生さん達」と複数になってる事です。

さて、自転車の走行抵抗の大部分は、空気抵抗である事は常識です。
競技では、前走車との車間距離を極端に詰めるので、後方の人の負担は３０%以上も減らせます。
もちろん、実用車、通学車の低い速度域では、その影響は比較的少なくなりますし、車間距離も大きくなり、影響は少なくなります。

が、学生さん達集団の後方という大きな壁が動くような状況であれば、かなり距離が開いても、空気抵抗は相当に減らせますので、いつの間にか惰性で走っていても追い付いてしまうのです。

あと、学生さん達は、間違い無く、他の学生さんとの位置関係を維持しようとします。集団行動の圧力みたいなものですね。
つまり、分かり辛い位の微妙なブレーキングをして、速度調整をしています。
集団に属さないノーブレーキのあなたが追付くのは当然ですね。

学生さん達、と複数なので、個別の自転車の条件が影響するというのは、確率的にゼロです。

お礼

ご回答有り難うございました。パラリンピックの5000メートル競技で第一走者の自転車達は空気抵抗の為にたえず順位が入れ代わっておりましたね？

回答No.2

tetsumyi

第1に考えられるのは、学生さんは空気圧を点検しないことが原因。
良くあるのは最近パンクし難いタイヤと言われて学生さんが買うことが多いですが、これが曲者で空気圧が低くてもタイヤが硬くてからないで乗り続けて、チューブがボロボロになる症状が多発しています。
別の理由は、学生さんが安物中国製に乗っていて回転部分の抵抗が多くスピードが出ない。
安物と、ある程度の価格の自転車を乗り比べると相当ペダルを漕ぐ力が違います。

お礼

ご回答有り難うございました。成る程、成る程ね？　パンクレスのタイヤの可能性が有りますね？　タイヤの中にパンクした時に容れる白い液体化のガス？かパンクしにくいタイヤかをタイヤの購入時に聞いたことがありましたが確かにパンクしにくいタイヤはスピードが出にくい事聞いた事有りました。そのものの影響もあったかもしれませんね？

回答No.1

noname#247150

力学というより
空気圧の違い
ブレーキ等の引きずり
ハブの程度の違いなどあるのではないでしょうか

同じサイズでも空気圧が適正か指定以下かで慣性は全然変わります。
ブレーキ整備をしないで引きずっていることもあります。
整備をしていないさびたギアなどは逆に抵抗をつけてしまいます

これは今回のケースではあまり考えられませんが、当方は２６インチでスポーツ車用のミドルグレードのハブをつけています。緩い坂ならまったくこがない状態でも前で一生懸命こいでいる２７インチシティーサイクルのためにさえブレーキをかけるケースは日常多々あります。これは上の３つの条件のほかに部品そのものの性能も要因になります。

お礼

ご回答有り難うございました。

補足

成る程ね！
空気圧とか自転車そのものの部品ならびに性能面が関係しているかも知れないですね？