quilojaules

Calculadora de quilojaules — estima o trabalho mecânico (kJ) e as calorias para pedalar uma rota, com cálculo por trecho (parâmetros próprios por segmento).

Aplicativo estático (HTML + JS + CSS, sem build). Abra index.html num navegador, ou sirva a pasta (python -m http.server). Algumas funções precisam de rede (tiles, elevação FABDEM, roteamento OSRM); a física roda local.

Layout de coluna única: não há perfil global — todos os parâmetros são por trecho, editados na tabela de trechos.

Como usar

1. Rota — arraste um .gpx, clique em rota de exemplo (SP), ou desenhar no mapa (clique para adicionar pontos; seguir vias usa o OSRM). POIs (<wpt>) do GPX aparecem com ícones padrão e têm um botão liga/desliga no controle de camadas (POIs (GPX)).
2. Recorte — o slider duplo isola um sub-trecho da rota.
3. Trechos — no modo dividir, clique no gráfico de elevação ou na linha do mapa para dividir a rota; edite os parâmetros de cada trecho na tabela (célula vazia herda o padrão). Cada trecho mostra seu tempo em movimento estimado e tem um botão ✕ para removê-lo (funde no vizinho). A energia total soma os trechos. Os rótulos aparecem no mapa e no perfil; edite-os na coluna trecho.
4. Zoom no perfil — alterne o gráfico para o modo zoom e arraste para ampliar uma faixa; reset zoom volta à vista cheia.
5. Camadas — OpenStreetMap, Satélite, ou Topográfica colorida (renderizada no cliente a partir do FABDEM): elevação em cmocean.phase com declividade em multiply por cima. No painel Topografia colorida (abaixo do mapa) ajuste elevação mín/máx, declividade máx e amostragem máx. (MB / mapa). A camada amostra do FABDEM dentro desse limite por visualização do mapa — o orçamento é dividido entre os tiles à vista (via overviews do COG), então um render completo baixa ≤ o limite, e nunca os tiles inteiros. A declividade é calculada na resolução amostrada (sem efeito quadriculado).

Como os quilojoules são calculados

O número grande (kJ) é o trabalho mecânico no pedal necessário para vencer a rota — não as calorias do corpo (essas vêm depois). O cálculo é uma soma sobre pequenos segmentos: a rota (do GPX, do desenho ou recortada) é uma sequência de pontos {lat, lon, elevação}, e cada par de pontos consecutivos é um segmento.

1. Geometria do segmento

Para cada segmento entre os pontos a e b:

horiz = distância de Haversine(a, b)        # no plano, em metros
ΔH    = elev(b) − elev(a)                    # ganho/perda de elevação
L     = √(horiz² + ΔH²)                       # comprimento 3D do segmento
sinθ  = ΔH / L                                # inclinação (seno)
cosθ  = √(1 − sin²θ)

A elevação vem do FABDEM (rotas desenhadas e GPX sem ele) ou do próprio GPX.

2. Forças (equação de potência de Martin et al., 1998)

Com massa total m = ciclista + bike, gravidade g = 9,80665 e os parâmetros do trecho:

F_roll = Crr · m · g · cosθ                  # rolamento
F_grav = m · g · sinθ                         # gravidade (− na descida)
v_eff  = v + vento_contra
F_aero = ½ · ρ · CdA · v_eff · |v_eff|        # arrasto (sinalizado)
P_roda = (F_roll + F_grav + F_aero) · v       # potência na roda

A potência no pedal divide pela eficiência da transmissão: P_pedal = P_roda / η. Potência negativa é zerada — descer ou frear não recupera energia (E = max(P_roda, 0) / η · Δt).

3. De onde vem a velocidade v

• Rota gravada (com timestamps no GPX): v = L / Δt a partir dos horários. Segmentos abaixo de 0,5 m/s contam como parada e são ignorados — a duração é tempo em movimento, não tempo total.
• Rota planejada (sem timestamps): assume-se esforço constante por tipo de terreno. Pela inclinação, escolhe-se uma potência-alvo (subida / plano / descida, classificadas pelo limiar grau±) e resolve-se por bissecção a velocidade v em que P_pedal(v) iguala esse alvo, limitada pela velocidade máxima de descida (freio). Na descida com alvo 0, usa-se a velocidade de equilíbrio (gravidade vs. rolamento + arrasto), também limitada pelo freio.

4. Soma por trecho e total

Cada trecho usa seus próprios parâmetros (os da tabela sobrepõem os padrões: {...padrão, ...overrides do trecho}). A energia de cada trecho é a integral Σ P_pedal · Δt sobre seus segmentos, e o total é a soma dos trechos:

E_total (J) = Σ_trechos Σ_segmentos max(P_roda, 0)/η · Δt
kJ          = E_total / 1000

A repartição "onde vão os watts" separa essa energia em rolamento, aero e subida (F_roll, F_aero, F_grav, cada um zerado quando negativo).

5. Calorias e potência média

As calorias assumem ~24% de eficiência muscular bruta:

kcal = (kJ / 0,24) / 4,184

A potência média é E_total / duração (W); W/kg divide pela massa do ciclista. O recorte e os trechos recalculam tudo só sobre a porção ativa.

Estado salvo (RDF / SHACL)

shapes.ttl define o vocabulário qj: e as formas SHACL que especificam toda a entrada do usuário — qj:TopographyConfig, qj:Profile, qj:Segment (configuração por trecho), qj:Route (rota de origem, pontos em qj:coordinates) e o qj:AppState que os agrega. O botão exportar .ttl.gz serializa o estado atual nesse formato (um grafo conforme às formas) comprimido com gzip; importar restaura tudo, incluindo a rota. N3.js (parser Turtle) é carregado sob demanda do CDN só na importação.

Perfil de potência

A linha de potência usa no máximo 200 pontos, cada um a média de potência no seu intervalo de tempo (tempo total ÷ 200) — média no tempo, não medida instantânea — plotada na distância atingida no meio do intervalo.

Arquivos

• index.html — marcação + CDNs (Leaflet, geotiff.js; N3.js sob demanda).
• style.css — estilos.
• app.js — toda a lógica (física, FABDEM, camada topográfica, rota, trechos, POIs, export/import RDF).
• shapes.ttl — vocabulário + formas SHACL do grafo de estado.

Elevação: FABDEM via fabdem.pedalhidrografi.co (fallback Open-Meteo). As pastas pedalhidrografico/ e old-applet/ são referência, não fazem parte do app.