ロードバイクは寒い方が遅くなる？出力計算をしてみた。

ロードバイクの速さについて調べていくと、

・寒い方が遅くなりますよー

という記事をたまに見かけることがあります。

寒いので体があったまっていないのかな～などと思っていたのですが、
下記に、ロードバイクの出力の計算表を作成したところ、

その正体が、「空気の密度の違い」による、空気抵抗の違いではないのか？

という疑念が持ち上がりましたので、
気温によってどれだけ出力、速度が違うものなのか、
確認していきたいと思います。

ロードバイクの【パワー】の計算機！パワー(W)と速度(km/h)、消費カロリーの関係|巡航出力計算機

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2021.01.25

空気抵抗について考える。

空気抵抗は、

空気抵抗(N) = 1/2 × ρ × Cd × A × (速度＋風速)²

で表すことができます。

ここで、今回問題になってくるのが、ρ＝空気の密度です。

空気の密度と圧力、気温の関係は？

空気の密度は実際は、状態方程式から、

P　=　ρR(t+273.15) 
ρ　＝　P / R(t+233.15)

で表すことができます。

このことより、

・圧力が高い方が、密度は高く
・気温が高い方が、密度は低く

なることが分かります。
圧力に関しては、1013hPaが1気圧を表すように、
冬であろうが、夏であろうがあまり変わりはないのですが、
気温となると、夏と冬で違います。

夏と冬での空気の密度の違い

では、どれくらい違うか計算していきます。

気圧は1013hPa、R＝2.87として、

気温30℃では、
ρ　=　1013/2.87/(30+273.15)=1.164

気温15℃では
ρ　=　1013/2.87/(15+273.15)＝1.225

気温5度では
ρ　=　1013/2.87/(5+273.15)=1.269

となり、

・30℃と15℃で約5％
・30℃と5℃で約9％

も変わることが分かりました。

気温による出力、速度の違い

では、さっそく、この気温と密度の関係から、
気温によってどのように必要な出力が変わってくるのか、確認していきたいと思います。

平地の巡航について考える

勾配を入れると話が分かりづらくなるので、
平地を巡航した場合を考えていきたいと思います。

条件は
　・体重65kg＋装備10kg
　・姿勢ドロップハンドル上(CdA=0.277)
　・チューブありタイヤ(転がり抵抗＝0.005)　
としようと思います。

結果は下記の通り。
なんとなんと、ほぼ変わらない結果となりました。笑
予定外の結果に焦っています。

ということで、よく走る「30km～40km」をアップで切り取ってみました。

この解像度で見ると多少気温による差が分かってくると思います。

35km/hのスピードを出している時を確認していきます。

気温5℃では　197W必要ですが、
気温30℃では　189Wと9Wの出力さが生じています。

また、言い換えると、197Wの出力を出すと、気温30℃では36km/hの速度を出すことができます。

微々たる量に感じますが、気温によって、出力に差が生じることが分かりました。

では、消費カロリーはどうなるのか？

では、消費カロリーについてはどうなるのか？
も確認していきたいと思います。

ワットと、消費カロリーの関係は、メッツ表から読み取ることができます。

下記表と、グラフより、

メッツ＝0.0564　×　仕事率(W)　+　1 であらわされることが分かりました。

35kmで巡航した場合の消費カロリーの違い

ということで、これらの条件を使って35km/hで巡航した場合の、
消費カロリーの違いを確認していきたいと思います。

先ほどの計算結果より35km/hでの出力は、

気温5℃では　197W
気温30℃では　189W

で表されることが分かりました。このワットを先ほどのメッツ表に入れると、

5℃でのメッツ＝0.0564　×　197　+　1　＝　12.11メッツ
30℃でのメッツ＝0.0564　×　189　+　1　＝　11.65メッツ

という結果となります。
体重65kgの人の場合、4時間走行すると

5℃での消費カロリー＝12.11×65×４＝3148kcal
30℃での消費カロリー＝11.65×65×４＝3029kcal

となります。結局のところ、4時間走っても、100kcalも違わないのですね…

結論

ということで、冬の方がロードバイクの速度は遅くなるのか？
について検証していきましたが、結果として

ことが分かりました。
確かに、気温によって変わることは変わるのですが、
それよりも、姿勢や、ホイールなどを変えた方が何倍も変わるようですね。笑

とりあえず、そこら辺の関係も↓の記事にまとめてありますので、
気になる方は参考に下さい！

ロードバイクが速くなりたい服→タイヤの順に変えろ！?理論計算から計算

ロードバイクが速くなりたい服→タイヤの順に変えろ！?理論計算から計算ロードバイクの巡航速度を上げたいけど、・カーボン製のフレームにすべきか。。 ・タイヤを変えるべきか。。・ホイールを変えるべきか。・サドルを変えてみるか、、などなどいろいろと...

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2019.11.06

ロードバイクが速くなりたい服→タイヤの順に変えろ！?理論計算から計算

ロードバイクの巡航速度を上げたいけど、

・カーボン製のフレームにすべきか。。
・タイヤを変えるべきか。。
・ホイールを変えるべきか。
・サドルを変えてみるか、、

などなどいろいろと考えることがありますが、
今回は、そんな疑問に理論的にアプローチしていきたいと思います。

計算機を作ってみた

まず、理論的にロードバイクを走らせるためには、
どのような力が必要か確認するために下記のような計算機を作りました。

↓のサイトの値を変更することで何となくのイメージをつかむことができます。

ロードバイクのヒルクライム出力計算機|速度(km/h)とパワー(W)、消費カロリーの関係

ロードバイクの巡航出力の計算を行います。・巡航速度と向かい風、勾配・人の情報(体重と姿勢)・自転車の情報(重量と、転がり抵抗)を入力してください。必要なパワー(W)を求めることができます。ロードバイクのヒルクライム出力計算機|速度(km/h...

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2019.11.06

ということでこの結果をグラフにしていきましたので、
いろいろなシミュレーションしていきたいと思います。

勾配が0%の場合

では、まず勾配が0度の場合の計算をしていきたいと思います。

速度と仕事量の関係

まず、速度と仕事量の関係をまとめました。

条件は
　・体重65kg＋装備10kg
　・姿勢ドロップハンドル上(CdA=0.277)
　・チューブありタイヤ(転がり抵抗＝0.005)　
としています。

速度と空気抵抗、転がり抵抗、勾配の関係は、下記グラフの通りとなっています。
このグラフから見てわかる通り、
走仕事量のうち、空気抵抗が大半を占めていることが分かります。

それではこの状態から、
・体重・自転車を軽くしてみる。
・姿勢を変えてみる。
・タイヤを変えてみる。
ことで抵抗＝必要な仕事量がどのように変化するか見ていきたいと思います。

体重・自転車を軽くしてみる。

まずは体重と自転車の総重量を75kg～90kgまで変更してみました。
すると下記の通り、

・総重量は仕事率にほぼ影響がないという結果になりました。

総重量は勾配が０の状態では、転がり抵抗にしか効いてこず、
先ほどのグラフより、転がり抵抗は微量でしたので、
このような結果になるのもうなづけます。

時速30km付近を見てみても、体重を10kg重くしたところで
ほぼ変わらない結果となりました。

姿勢を変えてみる。

では、次に姿勢を変えてみた結果を確認します。

ドロップハンドルの上を持つか、下を持つかによって、
CdA値が0.222と0.277と変わります。

このCdA値は空気抵抗に効いてきます。
先ほどの総仕事量の関係より、空気抵抗は仕事量に大きく影響することが分かります。
速度30kmでは、ドロップハンドルの下を持ち体をかがめることで、
110Ｗから130Wと約15％ほど仕事量を削減することができます。

ドロップハンドルの上を持って30km/hで走っていた場合(130W)、
ドロップハンドルの下を持つことで、33.5km/hまで速度を上げることができます。

また、ロードバイクで早くなりたいならすね毛をそれというように、
服によっても大きく空気抵抗係数は変わってきます。
ロードバイクにおいてあのぴちぴちの服は実は効果大だったのですね。。

タイヤを変えてみる

次にタイヤをチューブありからチューブレスタイヤに変えてみました。
タイヤを変更することで、転がり抵抗係数が0.005→0.003に変化します。
転がり抵抗係数は転がり抵抗に寄与します。

結果は下記の通り。
転がり抵抗は仕事量の割合としては小さかったですが、
重量を変化させた時より影響は大きくなりました。

時速30kmでチューブありで走っていた場合、
チューブレスタイヤに変更することで31km/hまで速度を上げることができそうです。

勾配が5%の場合

では次にヒルクライムについてみていきます。
日本の最高難度のヒルクライム「富士山ヒルクライム」で
全長27.1km、標高差1653m、平均勾配6.8%。

関東では
「ヤビツ峠」距離：11.5km　平均勾配：5.5%　高度差：639m
「都民の森」：距離：20.5km　平均勾配：3.5%　高度差：716m
「不動峠」：距離：3.8km　平均勾配：7.0%　高度差：265m

関西では
「金剛山」標高差540ｍ、距離10.2km、平均斜度5.3％、最大斜度10％
「葡萄坂」全長3.8kmで平均勾配は7.4%。最大勾配は12.3%
などが有名なようです。

速度と総仕事量の関係

勾配5％における速度と総仕事率の関係は以下のようになりました。

勾配なしでは、速度に依存していた仕事率が、
勾配5％まで上げると、ほぼ勾配の影響(重力の力)が支配している状態になりました。

ちなみに、勾配5％では、勾配なしで30km/h出せていた130Wでは、
たった11km/hしか出せない力となっています。
どれだけ厳しい勾配かわかりますね。。

それではこの状態から、各装備を変えていきます。

体重・装備を変えてみる。

体重＋装備を75kg～90kgまで変えていった結果は下記の通りとなりました。

75kgで15km/hで走れる人が、
80kgになると、14km/hに、
90kgの装備では13km/hでしか走れないことになります。

姿勢を変えてみる。

次に姿勢を変えてみました。
速度が遅い状況下では、ドロップハンドルの下と上では、
ほぼ影響がないことが分かります。

タイヤを変えてみる。

次はタイヤです。タイヤをチューブレスに変えることで、
転がり抵抗を0.005→0.003に変えることができます。

勾配が大きい場合は、タイヤの影響も非常に小さいことが分かります。

重力と転がり抵抗についてもう少し考えてみる。

重力による力と、転がり抵抗による力は、
どちらとも、mg×○○によって、表されます。

重力による力(N)＝　mg　×　勾配(％)　　　(＝　m　×　sinθ)　
転がり抵抗(N)　＝　mg　×　転がり抵抗係数

上記の2つの関係より、転がり抵抗を勾配(％)に換算することができます。
よって、

チューブありの場合0.005＝0.5％の勾配
チューブレスのばあい0.003＝0.3％の勾配

と考えるとができますので、
チューブありのタイヤをはいていると、チューブレスタイヤに対して、
「0.2％勾配」のハンデを背負っているということになります。

結論　「ヒルクライムはお金持ちのスポーツだ。」

この記事の結論として

ことが分かりました。

平地の巡航では、マシンによる差はほぼ出ず、おのれの力が特に重要ですが、
勾配がきつくなればなるほど、マシンの性能がものをいうようになりそうです。

結果、「ヒルクライムはお金がかかる…」ということが分かりました。笑

楽しく巡航するために、まずは服、そのあとチューブレスタイヤに変えたいと思います！
(そのために、ホイール変えないといけないけど。。笑)

思ったより安いですね！！3000円程度で上下セット！

↓転がり抵抗0.002を誇る最高のタイヤです。。

・巡航速度と向かい風、勾配
・人の情報(体重と姿勢)
・自転車の情報(重量と、転がり抵抗)

を入力してください。必要なパワー(W)を求めることができます。

ロードバイクのヒルクライム出力計算機|速度(km/h)とパワー(W)、消費カロリーの関係

ロードバイクの速度、姿勢、転がり抵抗、重さと出力の関係を理論的にまとめてみました。

抵抗は「空気抵抗」と 「重力」 「転がり抵抗」の3つ

抵抗は、重力と空気抵抗と転がり抵抗の3つとなります。

空気抵抗の計算

空気抵抗は、

空気抵抗(N) = 1/2 × ρ × Cd × A × (速度＋風速)²

で表すことができます。

空気の密度

空気の密度は、
P：圧力(hPa) 　ρ:空気の密度　R：気体定数2.87　t:温度　として、

状態関数　P=ρR(t+273.15)　から

空気の密度　ρ=P/{2.87(t+273.15)}

であらわすことができます。

今回は1気圧＝1023hPa，温度15度とし、1.24としています。

CdA

空気抵抗とは、
「空気がぶつかって遅くなった時に力(圧力×面積)に変わる」現象なので、

翼のように流線形だと低く、受ける面積が小さいと低くなります。

ここで、Cdは空気抵抗係数を表し、
流線形で空気を止めない形であれば低く、受け止めてしまう形状では高いです。

また、力は圧力×面積なので、全面投影面積(A)が大きいとより抵抗は大きくなります。

台風の時に大きな木の板をもって風上に向かって立つことを考えると
理解しやすいと思います。

今回、この2つの値を掛け合わせたCdA値をGgazinの記事より引用させていただきました。
下記図の通り

ドロップハンドルの上　CdA＝0.277m²
ドロップハンドルの下　CdA＝0.222m²

となるようです。

超高速の自転車ダウンヒルバトルを制する「最強の空力ポジション」はどれなのか？

世界最大の自転車レースとして知られる「ツールド・フランス」の2016年大会を制したのはイギリス人のクリス・フルームでした。ツールド・フランス2016の第8ステージで、フルームは「super-tuck」と名付けられた独特のライディングポジショ...

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空力の解析の動画

重力による力

重力による影響は、

重力による力(N)＝mgsinθ

で求めることができます。
ここで、mは体重と装備の総和。gは重力加速度(9.8m/s²)、θは勾配の角度です。

角度θについて

θ(rad)は勾配の角度ですが、θ(rad)が微小な場合、

sinθ≒tanθ＝勾配(≒θ)

という式が成り立ちます。
これは、約10度＝17％の勾配まで成り立ちますので、

重力による力(N)＝mgsinθ≒mg×勾配(％)

という関係が導き出されます。

転がり抵抗

転がり抵抗は、

転がり抵抗(N)　＝　mg　×　転がり抵抗係数

で求めることができます。mgは(体重+装備)×重力加速度です。

転がり抵抗係数

転がり抵抗係数は、下記サイトを参考に参考値を持ってきました。

チューブレスタイヤだと中にワイヤーが入っている分
変形が小さく転がり抵抗は小さく、0.003程度。

チューブありだと、変形が大きく0.005程度になるようです。

Road Bike Tire Test: Panaracer Race D Evo 3 25

Tire lab test of a Panaracer Race D Evo 3 25 road bike tire. Includes rolling resistance tests, puncture resistance test...

www.bicyclerollingresistance.com

重力による力と転がり抵抗の関係について

重力による力と、転がり抵抗による力は、
どちらとも、mg「重さ」によって、表されます。

重力による力(N)＝　mg　×　勾配(％)
転がり抵抗(N)　＝　mg　×　転がり抵抗係数

また、転がり抵抗は
チューブレスで0.003≒0.3％　チューブありで0.005≒0.5％
となります。

上記の2つの関係より、
チューブありのタイヤをはいていると、チューブレスタイヤに対して、
「0.2％勾配」のハンデを背負っているということになります。

抵抗→ワットへの換算

上記の計算式より抵抗値を求めることができました。

しかしどちらも、力(N)ですので、仕事率(W)に変換する必要があります。

仕事率(W)は　「1秒間に　1J　の仕事をする仕事率」ですので、

１W＝　1　J /s
　　＝　1　N×m/s

で表されます。ここで、

Ｎ：先ほど求めた負荷、
m/s：速度の単位になっていますので、時速を代入します。

結果として、仕事量Ｗは

Ｗ＝　(空気抵抗＋転がり抵抗)〔Ｎ〕　×　速度〔m/s〕

で求めることができます。

消費カロリーについて

純粋な消費カロリー

消費カロリーとワットの関係は

1J=4.2cal　の関係から両辺を1sで割って、

1W＝4.2cal　で表すことができます。

また、消費カロリーは kcal/h で表されることが多いですので、
単位を変換し、

1kcal/h=W ×3600/1000/4.2

100Ｗで巡航している場合、

消費カロリー(kcal/h)＝100*3600/1000/4.2=111kcal/h

となります。

人の消費カロリー

しかしながら、人が自転車に動力を伝えるまでにロスが生じます。
そのロス分は、熱などになって消費されます。

下記記事から通り、ロードバイクの消費カロリーは
メッツ＝0.0564　×　仕事率(W)
消費カロリー＝体重×メッツ＝体重×0.0564×仕事率(W)
で表されることが分かっております。

60kgで100Ｗで走った場合、
消費カロリー＝60×0.0564×100＝338kcal/h
消費されることになります。

これから考えると、111/338=33%前後しか動力として伝えられていないことになりますね。

ロードバイクの「本当の」消費カロリー！metsは過大評価しすぎ！？

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2021.01.25

・巡航速度と向かい風
・人の情報(体重と姿勢)
・自転車の情報(重量と、転がり抵抗)

を入力してください。必要なパワー(W)を求めることができます。

ロードバイクの【パワー】の計算機！パワー(W)と速度(km/h)、消費カロリーの関係|巡航出力計算機

ロードバイクの速度、姿勢、転がり抵抗、重さと出力の関係を理論的にまとめてみました。

抵抗は「空気抵抗」と「転がり抵抗」の2つ

抵抗は、空気抵抗と転がり抵抗の2つとなります。

空気抵抗の計算

空気抵抗は、

空気抵抗(N) = 1/2 × ρ × Cd × A × (速度＋風速)²

で表すことができます。

空気の密度

空気の密度は、
P：圧力(hPa) 　ρ:空気の密度　R：気体定数2.87　t:温度　として、

状態関数　P=ρR(t+273.15)　から

空気の密度　ρ=P/{2.87(t+273.15)}

であらわすことができます。

今回は1気圧＝1023hPa，温度15度とし、1.24としています。

CdA

空気抵抗とは、
「空気がぶつかって遅くなった時に力(圧力×面積)に変わる」現象なので、

翼のように流線形だと低く、受ける面積が小さいと低くなります。

ここで、Cdは空気抵抗係数を表し、
流線形で空気を止めない形であれば低く、受け止めてしまう形状では高いです。

また、力は圧力×面積なので、全面投影面積(A)が大きいとより抵抗は大きくなります。

台風の時に大きな木の板をもって風上に向かって立つことを考えると
理解しやすいと思います。

今回、この2つの値を掛け合わせたCdA値をGgazinの記事より引用させていただきました。
下記図の通り

ドロップハンドルの上　CdA＝0.277m²
ドロップハンドルの下　CdA＝0.222m²

となるようです。

超高速の自転車ダウンヒルバトルを制する「最強の空力ポジション」はどれなのか？

世界最大の自転車レースとして知られる「ツールド・フランス」の2016年大会を制したのはイギリス人のクリス・フルームでした。ツールド・フランス2016の第8ステージで、フルームは「super-tuck」と名付けられた独特のライディングポジショ...

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空力の解析の動画

転がり抵抗

転がり抵抗は、

転がり抵抗(N)　＝　mg　×　転がり抵抗係数

で求めることができます。mgは体重×重力加速度です。

転がり抵抗係数

転がり抵抗係数は、下記サイトを参考に参考値を持ってきました。

チューブレスタイヤだと中にワイヤーが入っている分
変形が小さく転がり抵抗は小さく、0.003程度。

チューブありだと、変形が大きく0.005程度になるようです。

Road Bike Tire Test: Panaracer Race D Evo 3 25

Tire lab test of a Panaracer Race D Evo 3 25 road bike tire. Includes rolling resistance tests, puncture resistance test...

www.bicyclerollingresistance.com

抵抗→ワットへの換算

上記の計算式より抵抗値を求めることができました。

しかしどちらも、力(N)ですので、仕事率(W)に変換する必要があります。

仕事率(W)は　「1秒間に　1J　の仕事をする仕事率」ですので、

１W＝　1　J /s
　　＝　1　N×m/s

で表されます。ここで、

Ｎ：先ほど求めた負荷、
m/s：速度の単位になっていますので、時速を代入します。

結果として、仕事量Ｗは

Ｗ＝　(空気抵抗＋転がり抵抗)〔Ｎ〕　×　速度〔m/s〕

で求めることができます。

消費カロリーについて

純粋な消費カロリー

消費カロリーとワットの関係は

1J=4.2cal　の関係から両辺を1sで割って、

1W＝4.2cal　で表すことができます。

また、消費カロリーは kcal/h で表されることが多いですので、
単位を変換し、

1kcal/h=W ×3600/1000/4.2

100Ｗで巡航している場合、

消費カロリー(kcal/h)＝100*3600/1000/4.2=111kcal/h

となります。

人の消費カロリー

しかしながら、人が自転車に動力を伝えるまでにロスが生じます。
そのロス分は、熱などになって消費されます。

下記記事から通り、ロードバイクの消費カロリーは
メッツ＝0.0564　×　仕事率(W)
消費カロリー＝体重×メッツ＝体重×0.0564×仕事率(W)
で表されることが分かっております。

60kgで100Ｗで走った場合、
消費カロリー＝60×0.0564×100＝338kcal/h
消費されることになります。

これから考えると、111/338=33%前後しか動力として伝えられていないことになりますね。

ロードバイクの「本当の」消費カロリー！metsは過大評価しすぎ！？

ロードバイクの「本当の」消費カロリー！metsは過大評価しすぎ！？ロードバイクの消費カロリーと調べると、国立健康・栄養研究所の資料の「自転車に乗る」のメッツを参考にした記事が多数出てきます。「自転車に乗る」のメッツは、下記表の通りとなってお...

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2021.01.25

ランニングvsロードバイクの消費カロリー～ダイエットに向いてるのは？

ダイエットしよう！と思った際に、食事制限とともに、運動を始める人も多いと思います。
そこで今回は、まず検討にあがるであろうランニングと、
最近はやりであるロードバイクを比較して、
どちらが効率的にカロリー消費をできるのか考えていきたいと思います。

消費カロリーを表すメッツの確認

運動に対する消費カロリーを表す指標として、
メッツという指標があり、
「その運動をすることで、基礎代謝の〇〇倍のカロリーが消費できるか。」を表しています。

http://www.nibiohn.go.jp/eiken/programs/2011mets.pdf

例えば、
・寝ているときは、基礎代謝のみの消費カロリーですので、1.0メッツ
・立っているときは、1.3メッツなので、
　立っているだけで基礎代謝の30％カロリーを消費することになります。

ロードバイクはメッツ表に記載無いのですが、下記記事より、
ランニングのメッツ＝ランニングの速度(km/h)
ロードバイクのメッツ＝0.015×V_R(V_R-0.9)+1　※ V_R はロードバイクの平地での巡航速度
で計算できることが分かりました。

この関係をまとめた結果が、下記表となります。
例えば、60kgの人が、1時間で500kcal消費したいと考えた場合約8メッツの運動が必要となり、
・ランニングではキロ7.5分の速度、
・ロードバイクで26.6km/hの速度
での運動が必要となります。

1kg体重を落とすためには

体重を1kg落とすには、7200kcalのカロリー消費が必要となります。
上記の表より、
8メッツの運動をすると(ランニングではキロ7.5分/ロードバイクで26.6km/hの速度)
1時間で500kcal消費しますので、14時間の運動で体重が1キロ減ることになります。
＝2週間、1日1時間の運動で1kg体重が落ちることになります。

では、毎日の運動はどちらが効率的？

消費カロリーが同じ運動ですので、実際に行っている仕事量は同じはずです。
ですので、どちらが効率的か？という問いに対しては、
その人にとってその運動が苦にならないか？が重要になってくると思います。

運動で痩せる為には、上記の試算の通り1時間の運動を2週間続けてやっと1kg落とすことができます。
ですので、「毎日続けられる運動」はどちらか？という視点が必要となります。

その結果、「僕」は短時間では、ランニングの方が効率的だと思います。

1時間「毎日続けられるペース」を考えた時、
・ランニングであればキロ6分ペースあたり
・ロードバイクであれば25km/h
ほどかな？？と思いますので、双方のメッツを上記の表より確認すると、
・ランニング　10メッツ　＞　ロードバイク　7メッツ
とランニングの方が、効率がいいことになります。

週末の運動は？

逆に、週末の3時間の運動と考えると、
・ランニング　3時間は無理。キロ6.5分で1.5時間が限界
・ロードバイク　25km/hで3時間なら余裕
というイメージになります。
消費カロリーを考えると、
・ランニング　9.2メッツ　×　60kg　×　1.5時間　＝　828kcal
・ロードバイク　7.1メッツ　×　60kg　×　3.0時間　＝　1278kcal
ということになります。
単位時間当たりの消費カロリーはランニングの方が上ではありますが、
長時間続けられる運動ということでロードバイクの方が、消費カロリーが大きいことになります。

よって、時間が長くとれるときに向いている運動としては、
ロードバイクの方が向いていると考えられます。

まとめ

この記事をまとめると

となります。
思った以上にロードバイクの消費カロリーが少なく、
乗り物としては非常に効率的であることが分かりました。。
基本的にはランニングを続け、週末に軽くサイクリングをしていきたいと思います！

ダイエット関連のまとめ記事はこちらを参考にしてみてください！

併せて読みたい！

【まとめ】確実にダイエットに成功する方法！ダイエットを科学する！

確実にダイエットに成功する方法！ダイエットを科学する　まとめ・ダイエットをしたい！・ダイエットを何度もしてきたけど、結局失敗に終わっている！・ダイエットの成功談を教えて欲しい！そんなお悩みに、答えるべく、・実際に2か月で10kg程度のダイエ...

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2020.06.08

ロードバイクの「本当の」消費カロリー！metsは過大評価しすぎ！？

ロードバイクの消費カロリーと調べると、
国立健康・栄養研究所の資料の「自転車に乗る」のメッツを参考にした記事が多数出てきます。
「自転車に乗る」のメッツは、下記表の通りとなっており、
60㎏の人が、20km/hで1時間走った場合504kcalも
カロリーを消費できることになります。

http://www.nibiohn.go.jp/eiken/programs/2011mets.pdf

しかし、ロードバイク乗りにとって、20km/hなんて、、本当にならしのならしで、
心拍数が脂肪燃焼モードに入る50％もいかないような運動強度だと思います。
実際に20kmで走ったところ、心拍数は110前後(50％ほど)でした。
それで1時間走り続けて500kcalも消費できるとは思えません…

ということで、ロードバイクの場合の、実際のカロリーを計算していきたいと思います。

自転車エルゴメータのメッツ

実は、メッツ表には、自転車エルゴメータのメッツも乗っています。
※自転車エルゴメータとは、ジムにおいてあるエアロバイクのことです。
　室内で外部環境に影響されずに消費カロリーを計測できるため、
　いろいろな論文で使用されており、多くの実験もおこなわれていますので信頼性は高いと思います。

エルゴメータのメッツ表下記の通り「仕事率(W)」の運動に対するメッツとなっており、
中央値で計算したところ、
メッツ＝0.0564　×　仕事率(W)　+　1 であらわされることが分かりました。

しかし、これでは速度に対してのメッツはわかりませんので、
仕事率(W)と速度の関係を確認していきましょう。

ロードバイクの速度とワットの関係

まず、ロードバイクで20km定速で走るための仕事率を求めていきたいと思います。
ロードバイクで定速で巡行する場合、
「転がり抵抗＋空気抵抗」　を受けますので、その分の力を与え続ける必要があります。

転がり抵抗と、空気抵抗についての計算機は下記記事で計算できます。↓

ロードバイクの【パワー】の計算機！パワー(W)と速度(km/h)、消費カロリーの関係|巡航出力計算機

ロードバイクの巡航出力の計算を行います。・巡航速度と向かい風・人の情報(体重と姿勢)・自転車の情報(重量と、転がり抵抗)を入力してください。必要なパワー(W)を求めることができます。ロードバイクの【パワー】の計算機！パワー(W)と速度(km...

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2021.01.25

上記のサイトにて、体重60kmの人が、20km/hで計算した場合、
平均出力は61Wという結果となります。

先ほどの式に当てはめると、メッツ＝0.0564　×　60　+　1 ＝4.4メッツという結果になりました。
先ほどの表では8.0メッツだったので、約半分のカロリー消費しかないことが分かります。

また、上記のサイトを用いて、速度と仕事量(W)の関係を確認してみました。
その結果が下記グラフとなっており、
仕事量(W)＝　0.273V² ー 2.4V ≒　0.27V (V ー 9)
という計算式を得ることができました。(V>15以上)

この関係と先ほどの仕事量(W)とメッツとの関係を掛け合わせ、
速度とメッツの関係を求めると、メッツと速度の関係は、

メッツ＝0.015V(V－9)+1　

となります。

一般的な自転車とロードバイクのメッツの違い

計算結果をもとに、一般的な自転車とロードバイクのメッツを比較しました。
この結果より、ロードバイクのカロリー消費は、一般的な自転車に比べて同じ速度でも
25％～40％少ないことが分かります。
特に低速域では空気抵抗に対して、転がり抵抗が寄与する割合が大きく
ロードバイクの消費カロリーが極端に少ないことが分かります。

結果として、1時間で500kcal消費する運動をするためには、
・一般的な自転車では20km/hとなりますが、
・ロードバイクでは、26km/h必要となります。

ランニングと比較してみる

ランニングの消費カロリーは、

消費カロリー(kcal)＝体重(kg)×距離(km)

と言われています。
メッツは1時間当たりの体重当たりのカロリー消費でしたので、
メッツ＝消費カロリー/体重(kg)/時間(h)　
　　　＝〔体重×距離〕/体重/時間
　　　= ランニングの速度(km/h)
となり、ランニングの速度＝メッツとなります。

これらの関係を下記表にまとめました。
僕の場合、ランニングで軽く走った場合がキロ6分程度なので
時速10km/h＝10メッツ程度の運動となりますが、
ロードバイクでそのカロリーを消費しようとすると、約3倍の速度の29.4km/hが必要となります。
思っていた以上の速度が必要であることが分かりました…

しかし、ランニングだと1～2時間しか続けられませんが、
ロードバイクで有れば5時間以上こいでいられることを考えるとある程度妥当な結果にも思えます。

ロングライド100kmを25km/hで巡航した場合

最後に、僕が良く行う
100kmで25km/hで巡航した場合の消費カロリーを計算してみたいと思います。
・25km/時のメッツは、0.015×25(25-9)+1=7メッツになります。
・25km/hで100kmなので、計4時間の運動になります。
結果、消費カロリー＝7×60×4＝1680kcal
となり、0.23kg程度痩せる運動になることが分かりました。
ランニング換算で、1680(kcal)/60(kg)＝28kmの効果になりますので、
ロードバイクの方が楽に思えます。

まとめ

ということで、今回ロードバイクの実際の消費カロリーを求めましたが、

ということが分かりました。ロードバイクは効率のいい乗り物であり、
時間当たりの消費カロリーが低いことが分かりましたが、
長時間できる運動として総消費カロリーはランニングに勝ると思います。
是非参考にしてみてください！

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2020.06.08