Auswirkungen des Designs auf die Geschwindigkeit?

Ich würde gerne mehr darüber erfahren, wie sich das Design eines Fahrrads auf seine Geschwindigkeit auswirkt (nehmen Sie ein normales Zweirad mit Gangschaltung an).

  • Kann ich davon ausgehen, dass das Gewicht auf ebenem Boden außer beim Anfahren und Anhalten wenig Einfluss hat? Wenn nein, warum nicht: Was ist der Effekt und wie groß ist er?
  • Sind die beiden größten Faktoren Windwiderstand und Reifenrollwiderstand?

Können Sie mir Daten für die oben genannten Punkte nennen:

  • Rollwiderstände für verschiedene Reifentypen/-größen bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten
  • Windwiderstände für verschiedene Fahrerpositionen bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten

Wie groß ist der Unterschied z. B. zwischen einem 700 x 23 mm-Reifen und einem 700 x 32 mm-Reifen bei 90 psi?

Eine andere Sache, die relevant erscheint, obwohl ich nicht weiß, wie Sie es quantifizieren könnten, ist, wie einfach es für den Fahrer ist, Kraft in die Pedale zu bringen. Auf meinem Cruser bin ich in einer sehr aufrechten Position und es ist schwer, Kraft in sie zu stecken (teilweise, weil ich meinen Oberkörper nicht effizient einsetzen kann). Auf meinem Rennrad kann ich meine Kraft effizienter übertragen.
Der Rollwiderstand wird bei dem größeren Reifen wahrscheinlich niedriger sein (bei gleichem psi), aber der Windwiderstand wird bei diesem größeren Reifen höher sein, und bei höheren Geschwindigkeiten ist dieser Windwiderstand ein größerer Faktor. Es gibt keine allgemeine Formel, es kommt auf mehr Konstruktionsdetails an als nur auf die Größe.
Wenn Sie wirklich in die Details gehen wollen, empfehle ich dringend, sich ein Exemplar von Bicycling Science ( mitpress.mit.edu/catalog/item/default.asp?ttype=2&tid=10063 ) zu besorgen.

Antworten (4)

Ich verwende gerne einen hervorragenden Stromrechner , um solche Fragen zu beantworten. Spielen Sie mit den Zahlen, und Sie können die genauen Auswirkungen auf den Windwiderstand unterschiedlicher Fahrerpositionen oder eines Wechsels des Reifentyps sehen.

Kurz gesagt, bei Renngeschwindigkeiten erfordert der Windwiderstand bei weitem die meiste Kraft, um ihn zu überwinden. Es macht am Ende irgendwo zwischen 85% und 90% Ihres gesamten Stromverbrauchs aus. Mit diesem Rechner benötigt beispielsweise ein voll geduckter 150-Pfund-Fahrer ungefähr 650 W, um ein Tempo von 35 Meilen pro Stunde aufrechtzuerhalten. Entfernen Sie den Luftwiderstand vollständig und es werden nur erstaunliche 50 W benötigt. Bei gleicher Leistung (650 W) und ohne Luftwiderstand konnte derselbe Fahrer eine lächerliche Geschwindigkeit von 475 Meilen pro Stunde erreichen.

Sheldon geht auch auf das Thema ein und bietet eine hervorragende Kosten-Nutzen-Aufschlüsselung für verschiedene aerodynamische Verbesserungen. Und Wikipedia behauptet, dass "das Absenken des Fahrradgewichts um 1 Pfund ... bei einem 40 km langen Zeitfahren auf ebenem Boden den gleichen Effekt hat wie das Entfernen eines Vorsprungs in der Luft von der Größe eines Bleistifts".

Im Kontext soll der letzte Satz implizieren, dass die Gewichtsreduzierung weniger ins Gewicht fällt als die Verbesserung der Aerodynamik.

Wie andere bereits erwähnt haben, ist der Luftwiderstand ein großer Faktor. Wenn Sie sich die Formel zur Berechnung des Luftwiderstands ansehen , sehen Sie, dass der Luftwiderstand eine Funktion des Quadrats der Geschwindigkeit ist. Das bedeutet, dass der Luftwiderstand bei 5 mph das 25-fache des Luftwiderstands bei 1 mph und der Luftwiderstand bei 10 mph das 100-fache des Luftwiderstands bei 1 mph wäre. Bei 30 mph hast du den 900-fachen Luftwiderstand von 1 mph, obwohl du nur 30-mal so schnell fährst.

Interessant ist auch, dass kältere Luft tatsächlich mehr Widerstand verursacht, da sie weniger flüssig ist als heiße Luft. Wenn also die Temperaturen sinken, erhöht sich Ihr Luftwiderstand. Aus diesem Grund erhalten Windkraftgeneratoren in kälteren Klimazonen mehr Strom, vorausgesetzt, die Windgeschwindigkeit ist gleich.

Ich vermute, dass kalte Luft mehr oder weniger genauso flüssig (viskos) ist wie warme Luft, aber diese kalte Luft verursacht mehr Widerstand, weil sie dichter ist.

Als Antwort auf eine andere Frage hat moz diesen Link zu einem IHPVA-Forschungspapier gepostet , das (auf den Seiten 15 bis 17) Ergebnisse von Tests des Rollwiderstands verschiedener Reifen bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Drücken enthält.

Beachten Sie, dass, obwohl dies für die meisten Anwendungen unpraktisch ist, die Geschwindigkeitswerte für Stromlinien- und andere hochaerodynamische Designs weitaus höher sind als alles, was mit einem "normalen" Fahrrad zu erreichen ist. Je schneller du fährst, desto mehr Luft drückst du.

Die ultimativen Fahrradgeschwindigkeiten werden durch "Motor Pacing" erreicht, wobei der Radfahrer in der aerodynamischen "Blase" hinter einem schnellen Fahrzeug wie einem Lastwagen oder einer Lokomotive fährt. Diese Fahrräder sind so hoch übersetzt, dass sie bei niedrigeren Geschwindigkeiten nicht fahrbar sind, und sie sind entschieden nicht leicht ...
Veranschaulicht die Bedeutung des Luftwiderstands.

Ja, aber Motorräder mit Motortempo profitieren vom Windwiderstand, da der Luftstrom darauf ausgelegt ist, sie voranzutreiben. Sie sind also nicht einmal wirklich relevant für die Frage "Was wäre, wenn es keinen Luftwiderstand gäbe".
Auswirkungen des Designs auf die Geschwindigkeit?
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