Warum wirkt sich die Reduzierung des Fahrradgewichts so stark auf die Geschwindigkeit aus?

Ich versuche die Physik des Fahrradgewichts zu verstehen. Ich habe gerade von einem 11-kg-Rennrad auf ein 8-kg-Rennrad umgestellt (offensichtlich gibt es viel mehr Faktoren und Unterschiede zwischen den beiden Fahrrädern als das Gewicht) und habe den Vorteil einer Gewichtsreduzierung festgestellt. Ich bin mir jedoch nicht sicher, ob ich es verstehe.

Nehmen wir zum Beispiel an, mein Gesamtgewicht beträgt 8 + 75 bei einem Gesamtgewicht von 83 kg. Der Unterschied zwischen diesem und 86 kg ist minimal, macht aber scheinbar einen Unterschied, der über das hinausgeht, was ich erwarten würde.

Angenommen, ich könnte das Gesamtgewicht durch Tragen eines Rucksacks oder eines besonders schweren Bidon / Sattel-Packs ausgleichen, so dass das Gesamtgewicht gleich sein könnte. Warum scheint das leichtere Fahrrad immer schneller zu sein?

Ich habe etwas über die Rotationsmasse gelesen, was darauf hinzudeuten scheint, dass es nicht so viel mit Ihrem kombinierten Gewicht zu tun hat, wie es durch die Schwerkraft wahrgenommen wird, sondern mit der äquivalenten Hubkraft der beweglichen Teile, nämlich Ihrer Räder, und tatsächlich ist es das Radgewicht, das ist der Hauptfaktor, weil Sie tatsächlich das halbe Rad anheben müssen, um Vorwärtsdynamik zu erzeugen. Ist dies eine Art Kreiseleffekt: Je einfacher es ist, das Rad zu drehen, desto schneller geht es?

Die beiden Hauptprobleme bei einem Fahrrad auf ebenem Boden sind der Rollwiderstand der Reifen und der Windwiderstand von Fahrrad und Fahrer.

Im Allgemeinen hat ein Reifen mit höherem Druck bis zu einem gewissen Punkt einen geringeren Rollwiderstand, ebenso wie ein Reifen mit einem glatteren Profil. Die Reifenbreite spielt ebenfalls eine Rolle, aber hauptsächlich in Bezug darauf, wie sie Druck und Profil beeinflusst.

Der Windwiderstand wird durch die Reifenbreite, die Anzahl der Speichen, die Schlauchgröße und die Fahrerposition beeinflusst. Im Allgemeinen nehmen mit zunehmender "Rassigkeit" eines Fahrrads die Reifenbreite und die Anzahl der Speichen ab und die Fahrerposition wird anfälliger (und damit aerodynamischer). Die Rohrgröße variiert in der Regel nicht sehr stark (und kann sich tatsächlich erhöhen, wenn Sie Stahl-> Aluminium-> Kohlenstoff verwenden). Dieser Effekt ist jedoch gering und subtile Unterschiede im Rahmendesign können signifikanter sein.

Es kann auch ergonomische Änderungen geben - z. B. ist die anfälligere Fahrposition, obwohl sie ermüdender ist, für die Spitzenleistung oft etwas besser.

Die Lagerqualität spielt kaum eine Rolle. Selbst Billiglager weisen sehr geringe Verluste auf, und der Unterschied im Luftwiderstand zwischen ihnen und Top-of-the-Line-Lagern ist wahrscheinlich nicht messbar. (Der größere Unterschied liegt in der Haltbarkeit.)

Das Fahrradgewicht kommt nur dann in die Gleichung, wenn man "klettern" muss (und in sehr geringem Maße für den Rollwiderstand), aber natürlich ist es selten, dass eine Route die meiste Zeit nicht um etwa 0,5% nach oben / unten geht . Diese 0,5% erhöhen die Leistung, die erforderlich ist, um eine konstante Geschwindigkeit auf einem toten Kurs zu halten, um etwa 10%. Der Unterschied von 3 kg zwischen den beiden oben genannten Motorrädern würde jedoch einen Leistungsunterschied von etwa 0,4% auf dieser Steigung von 0,5% betragen.

Ein Teil der Physik ist einfach. Um ein Objekt der Masse m eine Steigung hinauf zu bewegen, ist ein dem Gewicht proportionaler Arbeitsaufwand erforderlich. Dies ist die Masse mal die Gravitationsbeschleunigung mal die Verschiebung W = mgd . Für das schwerere Fahrrad ist also mehr Arbeit erforderlich. Es erfordert auch mehr durchschnittliche Leistung, um es über den gleichen Anstieg in einer festgelegten Zeitspanne anzuheben.

Aber wenn in Ihrem Experiment mit den gleichen Gewichten, dann ist dieser physikalische Effekt nicht da, es ist nur Wahrnehmung oder ein anderes physikalisches Phänomen. Auch dies beschränkt sich auf das Klettern.

Die Winkelbeschleunigung Ihrer Räder ist ein Faktor beim Beschleunigen. Wenn Sie ein Drehmoment anwenden, um die Winkelgeschwindigkeit des Rads zu erhöhen, ist das Trägheitsmoment ein Faktor. Dies ist im Grunde eine Abrechnung darüber, wie viel Masse und wie weit sie von der Achse entfernt ist. Stellen Sie sich einen Eiskunstläufer vor, der sich mit ausgestreckten Armen dreht und sie dann hineinzieht, um sich schneller zu drehen. Die Schwerkraft auf den Rädern ist eine separate Überlegung, die oben beschrieben wurde.

Ein weiteres physikalisches Phänomen könnte der Luftwiderstand sein. In den einfachsten Modellen ist dies proportional zur Querschnittsfläche, zum Quadrat der Geschwindigkeit und zum Widerstandsbeiwert. Einige sagen, dass ein schwereres Fahrrad mit besserer aerodynamischer Leistung insgesamt effizienter arbeitet. Angesichts des kombinierten Gewichts mit dem Fahrer könnte dies bei ausreichenden Geschwindigkeiten zutreffen.

Schließlich kann das leichtere Fahrrad eine Reihe von Anpassungsfaktoren aufweisen, die es für Sie einfacher und effizienter machen. Es kann sogar sein, dass die Passform Sie in eine aerodynamisch vorteilhaftere Position bringt. Aber Sie werden sich auf einem richtig angepassten Fahrrad besser fühlen.

Probieren Sie das neue Fahrrad mit den alten Rädern und einer beladenen Tasche. Wenn es sich immer noch schneller anfühlt, muss es sein, weil es besser zu Ihnen passt.

Das Folgende ist Junk Science:

Dynamische Reibung auf sich bewegenden Oberflächen kommt ins Spiel - ich würde sagen, dass das 8 kg Komponenten von besserer Qualität und damit Lager hat als das 11 kg Fahrrad ..... Nichts mit Gewicht zu tun, aber beim Radfahren sind Gewicht und Qualität untrennbar miteinander verbunden

Die mechanischen Verluste in einem Fahrradantriebsstrang sind gering - und wenn Sie auf dem Niveau schnell laufen, ist der größte Teil der Arbeit gegen den Luftwiderstand gerichtet, was bedeutet, dass Sie die Quadratwurzel des Gewinns nur als Geschwindigkeitsänderung erhalten. Der Unterschied zwischen einem ziemlich guten Fahrrad und einem exzellenten in diesem Bereich wird also so etwas wie der Quadratmeter von 1,01 sein ...

Reifen sind ein weiterer Faktor - ich bin auf meinem leichten Carbon-Rennrad definitiv schneller als auf meinem schweren Pendlerrad aus Stahl, aber das Rennrad hat leichte 23-mm-Reifen bei 110 psi, verglichen mit viel schwereren (pannensicheren) 32-mm-Reifen bei 80 psi auf dem Weg zur Arbeit Ich vermute also, dass der größte Unterschied in den Rädern liegt (und in einer aerodynamischeren Position auf dem Rennrad). - Johnny 21. Oktober 13 um 19:51 Uhr

Semi Junk. Das Pendlerfahrrad hat möglicherweise Reifen mit höherem RR, da ein Rennfahrer aus Gründen der Geschwindigkeit und ein Pendler aus Gründen des Pannenschutzes und der Reifenhaltbarkeit gebootet wird. Wenn das Reifendesign jedoch gleich ist, ist der Rollwiderstand geringer!

Die Steifheit spielt ebenfalls eine Rolle. Je steifer der BB-Bereich ist, desto weniger Leistung geht durch die Rahmenflexibilität verloren. Wie viel konnte ich nicht sagen. Aber die Reduzierung der Masse beim Klettern, die erhöhte Steifigkeit und die verringerte Reibung für eine höhere Leistung der Räder zusammen ergeben wahrscheinlich etwas Auffälliges

Ja, Fahrradmagazine sagen Ihnen, dass dies ein Grund ist, ihren Werbetreibenden teurere CF-Fahrräder zu kaufen. Aber Labortests haben es nicht gezeigt. Tatsächlich können flexiblere Rahmen vor allem beim Klettern schneller sein - da der Rahmen durch den Flex als federglättende Kraftübertragung fungiert

http://janheine.wordpress.com/2011/02/27/a-journey-of-discovery-part-5-frame-stiffness/

http://bikemagic.com/how-to/mountain-bike-maintenance/stiffness-and-the-sean-kelly-paradox.html

... Super steife Motorräder eignen sich hervorragend für Elite-Sprinter, aber für alle anderen eine teure und unangenehme Geldverschwendung.

Die Winkelbeschleunigung Ihrer Räder ist ein Faktor beim Beschleunigen.

Es ist ein Faktor, aber ein unglaublich kleiner. Von all den dummen Dingen, die Radfahrer über Leistung glauben, ist die Vorstellung, dass das Radgewicht einen großen Einfluss hat, wahrscheinlich die dümmste, weil jeder Beweise für das Gegenteil gesehen hat. Wenn Sie an Ihren Entgleisern arbeiten und die Pedale drehen, gibt es eine große Widerstandsfähigkeit gegen das Rad, das auf Geschwindigkeit kommt? Nein, es ist sofort. Und wenn Sie ein Paar Lederhandschuhe tragen, können Sie ein Rad mit einer Handbürste für eine Geschwindigkeit von 32 km / h stoppen. Beides liegt daran, dass die Energie, die benötigt wird, um das Rad durchdrehen zu lassen, winzig ist. (Es gibt eine Formel dafür - du hättest es in der Schule lernen sollen!)

Der schlimmste Fall für ein Rad ist, dass es die doppelte Energie nicht rotierender Masse für kinetische Energie benötigt. Für 2-kg-Räder, einen 10-kg-Rahmen und einen 50-kg-Fahrer sind das 4 bis 10 bis 50. Die Auswirkungen der Radmasse werden noch geringer, wenn Sie einen realistischen Fall mit Widerstandskräften betrachten.

Ich versuche die Physik des Fahrradgewichts zu verstehen. Ich habe gerade von einem 11-kg-Rennrad auf ein 8-kg-Rennrad umgestellt (offensichtlich gibt es viel mehr Faktoren und Unterschiede zwischen den beiden Fahrrädern als das Gewicht) und habe den Vorteil einer Gewichtsreduzierung festgestellt. Ich bin mir jedoch nicht sicher, ob ich es verstehe.

..So haben Sie keinen Unterschied aufgrund des Gewichts bemerkt. Sie haben es angenommen, denn genau das sagt Ihnen das Fahrradmarketing.

Ich vermute, dass Sie eine Mischung aus Placebo- und Rollreduzierungswiderstand erlebt haben - Reifen gleicher Breite und Kategorie können in RR um etwa 50% variieren.

Es hat eigentlich keinen großen Einfluss auf die Geschwindigkeit. Denken Sie beim Fahren daran, dass es nicht nur um das Gewicht des Fahrrads geht, mit dem Sie es zu tun haben. Es ist auch das Gewicht des Fahrers und was auch immer Sie tragen. Wenn Sie das addieren, ist das Abnehmen von ein paar Pfund selten mehr als eine Gesamtgewichtsreduktion von 5%, normalerweise eher 1-2%.

Wenn Sie der Meinung sind, dass das Abnehmen eines Pfunds von einem Fahrrad einen großen Unterschied macht, werfen Sie beim nächsten Mal eine volle Wasserflasche von Ihrem Fahrrad und sehen Sie, ob Sie plötzlich deutlich schneller werden. Das wirst du nicht. Die Rennergebnisse bestätigen dies. Schauen Sie sich die Durchschnittsgeschwindigkeit der Tour de France 2012 und der Tour de France 1982 an. Während dieser 30-jährigen Lücke verlor das durchschnittliche Fahrrad mehr als 25-30% an Gewicht, aber die Durchschnittsgeschwindigkeit ist um weniger als 1 km / h gestiegen. Denken Sie auch daran, dass Motorräder auch aerodynamischer geworden sind, die Taktik der Teams koordinierter geworden ist (dank Radios und Live-TV-Feeds in Teamautos), die Fahrer jetzt präziser trainieren (keine Leistungsmesser im Jahr 1982) und die Fahrer kommen in die Tour besser ausgeruht aufgrund eines kürzeren Rennplans.

Leichte Fahrräder fühlen sich vor allem aufgrund eines Placebo-Effekts leichter an. Auch wenn ein Fahrrad schneller ist, ist es schwer zu sagen, ob es daran liegt, dass es leichter ist. Die einzige Möglichkeit, dies wirklich zu messen, besteht darin, zwei absolut identische Fahrräder zu nehmen und einem Gewicht hinzuzufügen und dann einen Doppelblindtest mit Daten durchzuführen, die auf einem Leistungsmesser erfasst werden. Die Leute haben diese Studien durchgeführt und die Ergebnisse zeigten, dass Gewicht bei weitem nicht die große Sache ist, die die meisten von uns denken.

Trotzdem machen leichtere Fahrräder mehr Spaß. Sie sind es einfach. ;)