Effektmätare för skidstavar. Johan Högstrand, Henrik Gingsjö, Marcus Bengths, Jeanette Malm, Mattias Tengström, Szhau Lai, Dan Kuylenstierna

Relevanta dokument
Introduktion till Biomekanik, Dynamik - kinetik VT 2006

Kapitel 4 Arbete, energi och effekt

Introduktion till Biomekanik - Statik VT 2006

Introduktion till Biomekanik - Statik VT 2006

Instuderingsfrågor Krafter och Rörelser

Övningar Arbete, Energi, Effekt och vridmoment

(Eftersom kraften p. g. a. jordens gravitation är lite jämfört med inbromsningskraften kan du försumma gravitationen i din beräkning).

När du har arbetat med det här ska du kunna: förklara vad som menas med en rörelse genom att ge exempel på hastighet, acceleration och fritt fall.

Lösningar till övningar Arbete och Energi

Repetitionsuppgifter i Fysik 1

Laboration 1 Mekanik baskurs

Repetition Energi & Värme Heureka Fysik 1: kap version 2013

Tillåtna hjälpmedel: Physics Handbook, Beta, kalkylator i fickformat, samt en egenhändigt skriven A4- sida med valfritt innehåll.

WALLENBERGS FYSIKPRIS

TRÄNINGSPROGRAM 6 VECKOR

En tyngdlyftare lyfter en skivstång som väger 219 kg. Skivstången lyfts 2,1 m upp från golvet på 5,0 s.

Övningar skidteknik klassiskt

Träningsschema för Blodomloppet den 28 maj km Komponerat av Eva Brolin, Personlig tränare Korpen Luleå

Ord att kunna förklara

7,5 högskolepoäng. Provmoment: tentamen. Tentamen ges för: Högskoleingenjörer årskurs 1. Tentamensdatum: Tid:

Grupp 1: Kanonen: Launch + Top Hat + Lilla Lots

Laboration 2 Mekanik baskurs

Tänk dig ett biljardklot på ett biljardbord. Om du knuffar till klotet, så att det sätts i rörelse, vad kallas knuffen då?...

Tentamen: Baskurs B i Fysik, del1, 4p kl

WALLENBERGS FYSIKPRIS

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Instuderingsfrågor Arbete och Energi

I stötuppgifterna bortser vi från den impuls som yttre krafter ger under själva stöttiden.

Kraft, tryck och rörelse

a. b a. b. 7.

KOMIHÅG 10: Effekt och arbete Effekt- och arbetslag Föreläsning 11: Arbete och lagrad (potentiell) energi

Rullskidsträning är dock den träningsform RULLSKIDOR

Newtons 3:e lag: De par av krafter som uppstår tillsammans är av samma typ, men verkar på olika föremål.

TESTRAPPORT BungyPump of Sweden MODO SPORTS ACADEMY

Planering mekanikavsnitt i fysik åk 9, VT03. och. kompletterande teorimateriel. Nikodemus Karlsson, Abrahamsbergsskolan

mg F B cos θ + A y = 0 (1) A x F B sin θ = 0 (2) F B = mg(l 2 + l 3 ) l 2 cos θ

Vingprofiler. Ulf Ringertz. Grundläggande begrepp Definition och geometri Viktiga egenskaper Numeriska metoder Vindtunnelprov Framtid

Kulstötning. Israt Jahan Martin Celander Andreas Svensson Jonathan Koitsalu

" e n Föreläsning 3: Typiska partikelrörelser och accelerationsriktningar

3. Om ett objekt accelereras mot en punkt kommer det alltid närmare den punkten.

Kollisioner, rörelsemängd, energi

Innovativ samverkan in i framtiden

Fysikaliska modeller. Skapa modeller av en fysikalisk verklighet med hjälp av experiment. Peter Andersson IFM fysik, adjunkt

= + = ,82 = 3,05 s

LET YOUR BODY BE YOUR WEIGHT

Lösningar Kap 11 Kraft och rörelse

Tentamen i Fysik TEN 1:2 Tekniskt basår

Upp gifter. 1. Vilken hastighet måste en boll minst ha för att kunna nå 14,5 m upp i luften?

Tillbakablick: Övning 1.2. Fordonsdynamik med reglering. Stillastående bil. Sidkrafter: Frågeställning 1. R r. R g

TITTA! EN TILL SOM JUST LÄRT SIG GÅ! KAMPANJEN FÖR ETT VETTIGARE SÄTT ATT RÖRA SIG I GÖTEBORGSTRAFIKEN

ZoomUphill har en teknisk, unik konstruktion:

Hur kan en fallskärm flyga?

SKIDTEKNIK. Foto: Johannes Glans

Krafter. Jordens dragningskraft, tyngdkraften. Fallrörelse

Veckoträning Erfaren/tre pass/ 10 veckor

Provmoment: Ladok-kod: A133TG Tentamen ges för: TGIEA16h, TGIEL16h, TGIEO16h. Tentamens Kod: Tentamensdatum: Tid: 14-18

Att bemästra naturlagarna

Arbete Energi Effekt

Mekanik FK2002m. Kinetisk energi och arbete

Oskars Svärds Vasaloppsguide

Upp gifter. 1. På ett bord står en temugg. Rita ut de krafter som verkar på muggen och namnge dessa.

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Tentamen i Mekanik för D, TFYY68

Inför provet mekanik 9A

LF vibratorplattor Född till stordåd - nya Dynapac LF-vibratorplattor med enastående prestanda på jord och asfalt.

Rapport LUTFD2/TFHF-3089/1-16/(2013) Föreläsningsexempel i Teknisk mekanik

Räta linjens ekvation.

Teknikträning på längdskidor för vuxna

Simulering av kontaktkrafter och nötning i transportörsystem för malm

Solowheel. Namn: Jesper Edqvist. Klass: TE14A. Datum:

Träning motionär (första veckoprogrammet av 4)

Västerås skidklubb (24) Karin Spets. Upplägg träning säsongen 2016/2017 Vår

Det är många testlopp, alltså träningstävlingar,

Berä kning äv stoppsträ ckä fo r skyddsfordon

Förklarande punkter kring Viktorvågs fordonsvågar.

Institutionen för Fysik och Astronomi! Mekanik HI: Rotationsrörelse

Sammanfattning av räkneövning 1 i Ingenjörsmetodik för ME1 och IT1. SI-enheter (MKSA)

Tentamensskrivning i Mekanik (FMEA30) Del 1 Statik och partikeldynamik

Densitet Tabellen nedan visar massan och volymen för olika mängder kopparnubb.

Lufttryck. Även i lufthavet finns ett tryck som kommer av atmosfären ovanför oss.

5000 m skierg och Vasaloppet

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

Tillbakablick: Övning 1.2. Fordonsdynamik med reglering. Stillastående bil. Sidkrafter: Frågeställning 1. R r. R g

Tentamen i delkurs 1 (mekanik) för Basåret Fysik NBAF00

MEKANIKENS GYLLENE REGEL

Inlämningsuppgift 1. 1/ Figuren visar ett energischema för Ulla som går uppför en trappa. I detta fall sker en omvandling av energi i Ullas muskler.

Skidans form- konsten att carva

Om den lagen (N2) är sann så är det också sant att: r " p = r " F (1)

Svetsa golvbeläggningar med Leister.

Modeller för dynamiska förlopp

Blågula vägen Skidteknik klassiskt Vintern 2016

Projektinformation. Projekt Multiskidbana Orsa Grönklitt. Hans Stjernqvist

RÖRELSE. - Mätningar och mätinstrument och hur de kan kombineras för att mäta storheter, till exempel fart, tryck och effekt.

Inlämningsuppgift 4 NUM131

Fråga expertpanelen! Brev. Dyr tidning. Vilken mat? Skriv så kan du vinna! Det bästa läsarbidraget (enligt Kadens redaktion)

Tentamen i Mekanik för D, TFYA93/TFYY68

Dina allra ba sta tio kilometer!

6.3 Partikelns kinetik - Härledda lagar Ledningar

GRATTIS till ditt Bodyweight Training System - ett redkap med vilket du kan träna när och var du vill!

Transkript:

Effektmätare för skidstavar Johan Högstrand, Henrik Gingsjö, Marcus Bengths, Jeanette Malm, Mattias Tengström, Szhau Lai, Dan Kuylenstierna

Vad är effekt? Effekt definieras som arbete per tidsenhet Arbete definieras som den energi som krävs för att flytta en kropp en viss träcka mot en bromsande kraft Effekt integrerat över tid är utfört arbete, dvs energiåtgången

Varför vill vi mäta effekt? Effekt är det mest direkta måttet på fysisk prestation Om vi ökar vår förmåga att utveckla hög effekt förbättrar vi våra möjligheter att vinna skidtävlingar Om vi tränar med högre effekt bränner vi mer energi

Illustration -uppförsåkning

Illustration För att ta sig uppför backen behöver åkaren utföra ett arbete: W = mgh Exempel: Om backen stiger 100 meter och åkaren väger 80 kg blir arbetet ca 80000 Nm Om åkaren tar sig uppför backen på fyra minuter blir snitteffekten ca 330W Notera att backens lutning inte kommer in i resonemanget effekten blir densamma om vi klättrar rakt upp på en stege vi åker upp för en 1000 m lång backe med snittlutning 10% -om friktion och luftmotstånd försummas W = mgh = 80 9.81 100 Nm 80000Nm P = W t = mgh t = 80000 Nm 40 s 330 W h Momentan effekt studeras enklast genom en kraftbalans i backen

Illustration frilägg åkaren Gravitation h a

Illustration frilägg åkaren Summering av bromsande krafter F tot,t = F = mg sinα + µcosα + ρc dav mg(α + μ) + ρc dav Gravitation Luftmotstånd F d = 1 ρc dav

Illustration frilägg åkaren Summering av bromsande krafter F tot,t = F = mg sinα + µcosα + ρc dav mg(α + μ) + ρc dav Bromsande effekt: P = F tot,t v För att bibehålla konstant fart måste denna effekt tillföras Vid stakning sker det via stavarna q En effektmätare kan implementeras genom att mäta axiell kraft i staven stavens vinkel mot underlaget samt åkarens hastighet I teorin enkelt, men flera tekniska utmaningar föreligger Kraft och vinkel varierar under ett stavtag Hastighetsupplösningen måste vara hög, Kraftsensor välplacerad för att undvika skjuvkrafter Hårdvaruprogrammering, filtrering, databehandling, ergonomi, användargränssnitt

Hastighet (min/km) Simulerad effekt 5 4.5 Åkhastighet, platt och vindstilla Platt terräng (a=0) F tot,t = F = mgμ + ρc dav 4 3.5 3 C d A=0.8m r=1.kg/m 3 m=70 kg g=9.81 m/s.5 100 150 00 50 300 Effekt (watt) Hastighet: v = P F t Effekt: P = F t v

Hastighet (min/km) Simulerad effekt 5 4.5 Åkhastighet, platt och vindstilla "Bra snö" (m=0.03) Platt terräng (a=0) F tot,t = F = mgμ + ρc dav 4 3.5 3 C d A=0.8m r=1.kg/m 3 m=70 kg g=9.81 m/s.5 100 150 00 50 300 Effekt (watt) Hastighet: v = P F t Effekt: P = F t v

Hastighet (min/km) Elitåkare Simulerad effekt 5 4.5 Åkhastighet, platt och vindstilla "Bra snö" (m=0.03) Platt terräng (a=0) 4 3.5 3 C d A=0.8m r=1.kg/m 3 m=70 kg g=9.81 m/s.5 100 150 00 50 300 Effekt (watt) Hastighet: v = P F t Effekt: P = F t v

Hastighet (min/km) Vältränad motionär Elitåkare Simulerad effekt 5 4.5 Åkhastighet, platt och vindstilla "Bra snö" (m=0.03) Platt terräng (a=0) 4 3.5 3 C d A=0.8m r=1.kg/m 3 m=70 kg g=9.81 m/s.5 100 150 00 50 300 Effekt (watt) Hastighet: v = P F t Effekt: P = F t v

Hastighet (min/km) Vältränad motionär Elitåkare Simulerad effekt 5 4.5 Åkhastighet, platt och vindstilla "isföre" (m=0.0) "Bra snö" (m=0.03) Platt terräng (a=0) 4 3.5 3 C d A=0.8m r=1.kg/m 3 m=70 kg g=9.81 m/s.5 100 150 00 50 300 Effekt (watt) Hastighet: v = P F t Effekt: P = F t v

Hastighet (min/km) Vältränad motionär Elitåkare Simulerad effekt 5 4.5 4 3.5 3 Åkhastighet, platt och vindstilla "isföre" (m=0.0) "Bra snö" (m=0.03) "Trög snö" (m=0.04) Platt terräng (a=0) C d A=0.8m r=1.kg/m 3 m=70 kg g=9.81 m/s.5 100 150 00 50 300 Effekt (watt) Hastighet: v = P F t Effekt: P = F t v

Simulerad effekt Hastighet (min/km) 5 4.5 4 3.5 3.5 Åkhastighet, platt och vindstilla "isföre" (m=0.0) "Bra snö" (m=0.03) "Trög snö" (m=0.04) Elitåkare Vältränad motionär 100 150 00 50 300 Effekt (watt) Vältränad motionär Tid (min) 400 350 300 50 Vasaloppet -90 kilometer 4 timmar Rekord -3.38 6 timmar 5 timmar 00 100 150 00 50 300 Effekt (watt) Elitåkare

Arbetets utförande Labtester ut i fält Styra träning Utvärdera träning

Kandidatarbete 3D-printad prototyp Integrerad elekronik - Lastcell - 9-axlars IMU - Microprocessor - Blåtandssändare, 4.0 Design - Funktion - Ergonomi - Användbart

Test på rullband, KHP Verifiera rörelsesensorn mot höghastighetskameror - Bandets lutning 4 grader, hastighet 14km/h, rullfriktion 0.05 90 W 016-09-9 Sensors and Big Data for Sport and health applications 18

Lite mätdata Effektmätaren fungerar med en felmarginal mindre än 10%

Medelvärderade kraftkurvor P=F*v Vid samma lutning är kraften oberoende av hastighet

Vidare verifiering, VINNOVA Prototyp.0 (50 handtag) 5mm Ø Krympt elektronik med ny mikroprocessor utvecklad app Matlab GUI för dataanalys

Tester på prototyp.0 Handtaget testat Rullskidor utomhus På snö i Skidome På rullband vid Dala Sports Academy På rullband vid Aktivitus i Göteborg Över 50 testtimmar Över 10 testpersoner Positiva omdömen!

Effekt på rullbandstest 350 300 50 Effekt beräknad från friktion och lutning Power (Watt) 00 150 100 50 0 5 10 15 0 5 30 Time (s)

Effekt vid långpass 500 400 10 min stopp för att fixa stavar Diagonal uppför backe till Härkeshult Tydlig mattning på slutet av pass Power (Watt) 300 00 100 0 0 000 4000 6000 8000 10000 Time (s)

Inte bara en effektmätare Vinkel på staven Stavkraft i olika riktningar Stakfrekvens Impuls per stavtag Hastighet Stavkraft i realtid Positionsdata för stavtaget Frequency (strokes/min) Force (N) Force (N) 300 00 100 0 100 300 00 90 100 0 80 70 60 146 148 150 15 154 Time (s) 146 148 150 15 154 Time (s) 50 0 10 0 30 40 50 60 Time (s)