富士ヒルで「エアロ」と「軽量」、どっちが速い？ 実際に計算してみると、登りでは軽さが基本的に強く、空力は「思ったより小さい」という結果になりました。
ただし、これは「答え」ではありません。体重、出力、集団走行、風……仮定を動かすと勝敗が揺れるのが面白いところ。この記事では、その「ごちゃごちゃ考える過程」を、そのままお見せします。
こんにちは。医学生でロードバイクに乗っています。富士ヒルといえば、完走率が高いのに「ゴールドリング(1時間5分以内)」が遠い、あの大会。誰もが一度は考えますよね。「エアロ機材に10万円かけるのと、軽量ホイールに10万円かけるの、どっちが得なんだ？」と。
以前、「10gの軽量化 vs 1Wのエアロ向上」という記事で、まず物差しを作りました。今回はその続編で、富士ヒルのコース条件にあてはめて、仮定をいじりまくる実験編です。
富士スバルラインを埋め尽くすサイクリスト。この全員が同じ坂を登ります。
まず前提を決める：計算の土台
富士ヒルの計測区間は、公式情報で約24km・獲得標高1,255m・平均勾配5.2%(最大7.8%)。ゴールドの目安は65分以内です。ここから逆算して、基準となるライダーを1人作ります。
- 体重65kg、バイク+装備で合計10kg(総重量75kg)
- 平均パワー308W(4.7W/kg)で走ると、ちょうど約65分
- CdA(空気抵抗の指標)は 0.35㎡ とする(上体を起こした登り姿勢の想定)
- 転がり抵抗 0.005、駆動効率 97.5%、スタート気温16℃(標高とともに低下)
- 空気は標高が上がると薄くなる(中腹で約1.0kg/㎥)
- コース勾配は平均値(5.2%)で一定として計算。区間勾配を変えても差は1秒未満でした
※CdAや抵抗値は一般的な目安で、個人や機材で大きく変わります。「これが正解の数値」ではなく「考える足場」として読んでください。
実験①「8W削減」は、登りでは何Wになる？
エアロヘルメットの宣伝でよく見る「約8W削減(時速40km時)」。富士ヒルでも8W減るなら大きいですよね。でも空気抵抗によるパワーは速度の3乗で効きます。登りは遅いので、同じヘルメットでも削減ワット数は一気にしぼみます。
※「8W@40km/h」に相当するCdA差(約0.0097㎡)を、空気密度1.0(スバルライン中腹相当)で各速度に換算した試算です。
ゴールド圏の時速22kmでは約1W。平地の8Wが、登りでは1Wになる。これが最初の発見でした。
実験②「ものさし」を作る：1kg と CdA 0.01 は何秒？
エアロと軽量を同じ土俵で比べるには、共通の単位が必要です。そこで「完走タイム(秒)」に直しました。
つまりエアロヘルメット1個の効果は、おおよそ300〜350gの軽量化と同じ。そしてヘルメットが150g重くなるなら、差し引きの正味は約7秒です。「エアロ機材は重くなりがち」という点を、見落としがちですよね。
ちなみに、体重1kgは自転車の1kgと物理的には同じです。「機材を1kg軽くする」と「体重を1kg落とす」は、坂にとっては区別がつきません(ここは後で医学生として突っ込みます)。
実験③「もしも」を動かしてみる
集団の中で走るなら？
富士ヒルは約1万人が参加する大会。前の人の後ろに入れば、空気抵抗は下がります。仮に「ずっと30%軽減」で走れたら？
| 集団の条件 | 完走タイム | エアロ(CdA-0.01) | 軽量(-1kg) |
|---|---|---|---|
| ずっと単独 | 65:01 | 12.1秒 | 35.1秒 |
| 20%軽減×前半6km | 64:38 | 11.7秒 | 35.4秒 |
| 30%軽減×12km | 63:53 | 10.8秒 | 36.0秒 |
| 30%軽減×全区間 | 62:47 | 9.5秒 | 36.9秒 |
| 40%軽減×全区間 | 61:59 | 8.5秒 | 37.6秒 |
集団に入るほど、エアロの価値は下がり、軽さの価値は少し上がる。みんなで走るヒルクライムは、「自分だけ空力を磨く」ことの旨味が薄いんですね。
風が吹いていたら？
プラスは向かい風、マイナスは追い風です。
| 風 | 完走タイム | エアロ(CdA-0.01) | 軽量(-1kg) |
|---|---|---|---|
| 追い風 3m/s | 59:22 | 4.7秒 | 37.2秒 |
| 追い風 1.5m/s | 61:54 | 8.1秒 | 35.9秒 |
| 無風 | 65:01 | 12.1秒 | 35.1秒 |
| 向かい風 1.5m/s | 68:44 | 16.9秒 | 34.6秒 |
| 向かい風 3m/s | 73:03 | 22.5秒 | 34.4秒 |
向かい風が強いとエアロの価値は倍近くまで伸びます。ただし、スバルラインはつづら折り。風向きが何度も変わるので、実際には「ずっと向かい風」はまず起きません。この仮定は現実より極端だと思ってください。
コースの勾配分布が違っていたら？
平均5.2%でも、「前半ゆるく後半きつい」「途中にゆるい区間が混ざる」など、分布はいろいろ考えられます。総獲得標高をそろえて試しました。
| 勾配の分布(仮定) | 完走タイム | エアロ(CdA-0.01) | 軽量(-1kg) |
|---|---|---|---|
| 一定 | 65:01 | 12.1秒 | 35.1秒 |
| 前半ゆるく後半きつい | 65:32 | 12.2秒 | 35.3秒 |
| 起伏あり | 65:07 | 12.1秒 | 35.1秒 |
意外なことにほとんど変わりません。勝負を決めるのは勾配の形より「平均して何km/hで走るか」。これは試算してみて、いちばん「へえ」となった点です。
実験④ ライダーが違えば答えも変わる
ここまでは65kg・4.7W/kgの基準ライダー1人の話でした。体重や出力を変えて、5タイプで比べます(同じ絶対パワーで走ったとして、機材だけ変えたときの差です)。
| タイプ | 完走 | 平均速度 | -1kg | CdA-0.01 | CdA 0.01≒ |
|---|---|---|---|---|---|
| A 55kg・4.7W/kg | 67:43 | 21.3km/h | 41秒 | 13秒 | 約317g |
| B 65kg・4.7W/kg | 65:26 | 22.0km/h | 35秒 | 12秒 | 約340g |
| C 65kg・4.0W/kg | 74:30 | 19.3km/h | 44秒 | 11秒 | 約262g |
| D 80kg・4.0W/kg | 71:49 | 20.1km/h | 36秒 | 10秒 | 約281g |
| E 80kg・3.3W/kg | 84:39 | 17.0km/h | 46秒 | 9秒 | 約202g |
※絶対パワーは体重×W/kgで設定。機材条件はそろえています。
どのタイプでも、1kgの価値のほうが大きいのは変わりません。でも遅い人ほど「エアロ0.01が何g分か」が小さくなる、つまりエアロの存在感がさらに薄れます。速く走れる人ほど、空力が効きはじめる。当たり前のようで、数字で見ると納得感があります。
実験⑤ 機材ガチャ：全部のせると何秒？
基準ライダー(65kg・4.7W/kg)で、機材の組み合わせごとの短縮タイムを出しました。各セットの仮定も書いておきます。
※各セットの数値は仮定です。実際の製品・個人差で変わります。ゴールドリングのボーダーでは、数秒が分かれ目になることもあります。
面白いのは「エアロソックス+ワンピース」が重さを増やさずに18秒という点。小さな投資で、重いヘルメットより効く場合があります。一方で全部のせ勝負なら、軽量セットのほうが倍近く速い計算です。
▼ 「数秒の価値」を自分の条件で判断したい方へ(エアロヘルメットの一例)
機材選びでの「熱」の話や、ヘルメットの使い分けはこちらの記事でも触れています。
医学生として、ここだけは突っ込みたい
① ボトル500mlを持たない「18秒」の落とし穴
計算上、500gの水(ボトル)を持たないと約18秒短縮できます。魅力的ですよね。でも、ここで脱水と出力低下を考えてほしいんです。
| ボトル無しで出力が… | 基準との差 |
|---|---|
| 変わらない | 約18秒速い |
| 0.5%低下 | 約2秒速い |
| 1%低下(約3W) | 約13秒遅い |
| 2%低下 | 約45秒遅い |
体重の数%レベルの脱水で運動パフォーマンスが落ちることは、よく知られています。ただ、1時間ほどの運動で、どのくらい出力が落ちるかは気温・汗の量・体格で個人差が大きいので、「ここまで大丈夫」とは言えません。確実に言えるのは、たった1%(約3W)の出力低下で、500gの軽量化が帳消しになるということ。持たない選択をするなら、スタート前の水分補給と、途中のエイドの使い方を含めて設計してください。
② 体重1kg減量は、出力の1%低下まで
「自転車の1kgは高いけど、体重の1kgはタダ」と考えがちです。でも体重を1kg落として出力が約1.1%(3.5W)以上落ちれば、プラマイゼロ以下になります(65kgの場合。80kgでは約1.0%)。3.5Wは、ほんのわずかな筋量・エネルギー不足でも動く数字です。
エネルギー摂取が足りない状態が続くと、パフォーマンスだけでなく、骨や月経、免疫にも影響が出ることが知られています(RED-S:スポーツにおける相対的エネルギー不足)。「軽くなれば速い」は、計算としては正しくても、体にとっては無制限に当てはまる話ではありません。RED-Sについては、ポール・セクサスとポガチャルを比べた記事でも触れています。
減量で削るより、筋力や出力を伸ばしながら体重を維持するほうが、実は体にも優しい選択肢になることが多いです。個人差が大きいので、無理のない範囲で、ね。
あなたの条件で計算してみよう：損益分岐電卓
ここまでの計算を、そのまま自分の数字で試せるようにしました。体重・パワー・CdA・集団の効果などを入れて、「軽量化」と「エアロ」を比べてみてください。
記事と同じ仮定モデル(24km・獲得標高1,255m・平均5.2%)で計算します。
- 完走タイム予想
- –
- 平均速度
- –
- 出力(体重あたり)
- –
- 軽量化による短縮
- –
- CdA改善による短縮
- –
- 総重量1kg減の価値
- –
- CdA改善と釣り合う軽量化
- –
まとめ：答えは出さない、でも見えてきたこと
- 登りでは空力の効果が小さい。平地の8Wは、時速22kmでは約1Wに縮む
- ものさし：1kg ≒ 35秒、CdA 0.01 ≒ 12秒(約340g分)
- 集団走行や遅い走りでは、エアロの価値はさらに下がる
- 向かい風が強いとエアロは伸びるが、つづら折りのスバルラインでは起こりにくい
- 勾配の分布より「平均速度」が効く
- 軽量化の落とし穴は、脱水と減量による出力低下(約1%で帳消し)
とはいえ、これは「仮定を置いたモデル」です。あなたの体重、出力、ポジション、当日の風と気温で、勝敗はいくらでも入れ替わります。だからこそ、自分の数字で電卓を回して、「自分にとっての分岐点」を見つけてもらえたら嬉しいです。
最後に、秒を削るのも大事ですが、ゴールドリングは「当日の体調と補給」で決まる部分もかなり大きいはず。無理せず、いい富士ヒルを。
※本記事の数値は、公開されているコース情報(距離・獲得標高・平均勾配)と一般的な物理モデルに、筆者の仮定を加えた試算です。効果は個人・機材・環境で変わります。健康面の内容は一般的な情報であり、個別の診断・治療を示すものではありません。
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