Wie fährt man am effizientesten bergauf oder bergab und in oder aus dem Wind?

Ich versuche herauszufinden, wie stark ich mich anstrengen muss, wenn ich einen Hügel hinauf oder hinunter fahre. Wie stark sollte ich mich anstrengen, wenn ich in den Wind fahre, von ihm weg oder senkrecht dazu?

Mein Ziel ist es, in kürzester Zeit an einem Ort anzukommen. Ich würde davon ausgehen, dass ich, wenn ich einen Hügel hinauf mehr Leistung ausgebe, dies kompensieren müsste, indem ich auf der anderen Seite weniger Leistung ausgebe (lassen Sie es mich wissen, wenn Sie nicht einverstanden sind). Was ist also der effizienteste Weg, um dieses Ziel zu erreichen? Ist es besser, bergauf härter zu arbeiten (und Zeit zu sparen) oder bergab härter zu arbeiten (und Zeit zu sparen). Wie wirkt sich Wind darauf aus, sowohl in der Ebene als auch gleichzeitig? Nehmen Sie für die Zwecke dieser Frage an, dass ich alleine fahre und daher den Windschatten ignoriere

Extrapunkte für die Begründung Ihrer Antwort mit Links und/oder Physik. (Hinweis: Es gibt keine Extrapunkte.)

Warum die negativen Stimmen? Wenigstens einen Kommentar hinterlassen? Abgesehen von dem Interesse für mich selbst hätte ich gedacht, dass dies etwas wäre, das von Interesse wäre und auf professioneller Ebene (z. B. für Zeitfahren) studiert werden würde.
Ich denke, dass Menschen dazu neigen, Fragen abzulehnen, die sie als „schlecht“ empfinden, weil sie offensichtlich (für sie) schwer oder unmöglich zu beantworten sind. Das ist jedoch ziemlich dumm - Ihre Frage ist klar und klar definiert, und die Erklärung, warum sie immer noch so gut wie unmöglich zu beantworten ist, ist selbst die Antwort. (+1)
Danke für die Kommentare und Abstimmung @Jefromi. Ich war etwas überrascht, da ich während meiner längeren Fahrten wochenlang darüber nachgedacht habe. :)
Sechs Jahre nachdem ich diese Frage gestellt hatte, fand ich endlich einige tatsächlich wissenschaftliche Beweise, die in diesem Artikel verlinkt sind : "Der Konsens der Forscher ist, dass Sie Ihre Leistung erhöhen sollten, wenn der Gradient zunimmt."

Antworten (7)

Im Grunde alles, was funktioniert.

Wenn Sie versuchen, Energie zu sparen, ist es dumm, sich bergab zu drängen, da der Energieverlust pro Meile durch den Windwiderstand mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zunimmt - nutzen Sie einfach die "freie Fahrt" auf einem ziemlich steilen Hügel.

Das Bergauffahren hängt stark von Ihrer körperlichen Verfassung und davon ab, wie steil der Hügel ist. Damit Ihnen nicht auf halber Höhe die Puste ausgeht, müssen Sie zunächst Ihre kurzfristige Energieverfügbarkeit rationieren. Darüber hinaus besteht jedoch eine komplexe Beziehung zwischen Trittfrequenz und Muskeleffizienz, und der „Sweet Spot“ in Bezug auf Kraft vs. Trittfrequenz ist sehr individuell und hängt auch von der Länge des Hügels ab.

Auf der Ebene ist es etwas klarer, dass das Beibehalten einer mäßig hohen Trittfrequenz im Hinblick auf die Erhaltung der Ausdauer optimal ist, obwohl „mäßig hoch“ wiederum von Person zu Person unterschiedlich ist.

Wenn Sie gegen den Wind laufen, ist es im Allgemeinen besser, langsamer zu fahren, denn je höher Ihre relative Windgeschwindigkeit ist, desto mehr Energie „verschwenden“ Sie pro Meile.

Wenn Sie mit dem Wind laufen, können Sie ihn natürlich ausnutzen. (Aber wir alle wissen, dass Rückenwind eine Fiktion ist – er kommt im wirklichen Leben nie vor.)

Was auch immer funktioniert.

Einige gute Ideen hier. Ich dachte ursprünglich, meine Frage könnte ein einfaches mathematisches / physikalisches Problem mit einem konstanten "Energiepool" sein. Dann könnte ich verschiedene Formeln für den "Energieverbrauch" verwenden, z. B. Energie / Entfernung = k * Geschwindigkeit ^ 2, die Sie erwähnen. Mit diesen Annahmen könnten wir zB berechnen, ob sich die Zeitersparnis bei Gegenwind lohnen würde. Es scheint jedoch klar zu sein, dass es etwas komplizierter ist, da man kurzfristige Energieaktien berücksichtigen muss. Ich hatte nicht gedacht, dass die Kadenz für die Frage relevant wäre, aber vielleicht ist sie es angesichts der kurzfristigen Energie.
Ich bin mir auch nicht sicher, was Sie mit "was auch immer funktioniert" meinen. Das versuche ich hier herauszuarbeiten! Ich weiß nicht, was funktioniert
Wenn ich Rückenwind habe, interpretiere ich das auch jetzt noch immer als „wow, mir geht es heute gut!“. Es ist eine Lektion, die ich nie zu lernen scheine.
@Sparhawk Ich denke, dass "was auch immer funktioniert" in diesem Zusammenhang wirklich bedeutet, dass es von individuellen Faktoren abhängt und dass Sie selbst herausfinden müssen, was für Sie am besten funktioniert. Werfen Sie einfach einen Blick auf das Peloton der Tour de France. Es gibt verschiedene Arten von Fahrern: Kletterer, Zeitfahrer, Allrounder, Sprinter, Typen, die für einen Renntag aus dem Peloton fliehen können ... sie alle haben unterschiedliche Physiologien und unterschiedliche Möglichkeiten, mit ihren eigenen Schwierigkeiten und Vorteilen umzugehen. Glauben Sie mir, Sie werden mit der Zeit ein Gefühl dafür entwickeln, wie Sie sich in welcher Situation am besten verhalten.
Okay, das ergibt für mich Sinn. Ich denke, es ist wahrscheinlicher, dass die optimale Fahrweise empirisch bestimmt wird, basierend auf individuellen Fahrern, als aus der Theorie berechnet. Danke für die Antwort.
Ja, die Theorie kann Ihnen einige Hinweise geben, aber letztendlich läuft es auf individuelle Stärken und Schwächen hinaus.
Ein weiterer Grund, warum es bergauf geht, ist komplex: Keiner der echten Hügel, die Sie hinauffahren, wird eine konstante Steigung haben. Du wirst härtere und einfachere Spots haben, die mit deiner Geschwindigkeit und deinen kurzfristigen Energiereserven durcheinander kommen, also wird es noch schwieriger, sie zu optimieren.

Wie Sie sich denken können, ist es besser, bergauf härter zu arbeiten und sich bergab auszuruhen. Und wie andere bereits erwähnt haben, ist das, was für Sie am Berg funktioniert, in Bezug auf die Balance zwischen hoher Trittfrequenz und Maischen am besten. Es gibt jedoch einige Richtlinien, die Sie befolgen können, um jede Situation so effizient wie möglich anzugehen.

  1. Bergab: Da der Windwiderstand in dieser Situation der größte Faktor ist, um deine Geschwindigkeit zu reduzieren, willst du einfach so aerodynamisch wie möglich sein. Bringen Sie sich in eine Aero-Position. Grundsätzlich möchten Sie, dass Ihr Oberkörper so niedrig und horizontal wie möglich ist. Schauen Sie sich Profifahrer auf der Abfahrt eines Berges an, um visuelle Hilfen zu erhalten. Nutzen Sie diese Gelegenheit, um sich auszuruhen und treten Sie nur in kurzen Stößen aus Kurven heraus, in denen Sie anbremsen mussten.

  2. Gegenwind: Sie möchten eine etwas aerodynamische Position beibehalten, also halten Sie sich niedrig. Eine vollständige Aero-Tuck komprimiert jedoch Ihre Lungen in Ihrem Bauch und Sie können nicht so vollständig atmen, als ob Sie aufrecht sitzen würden . Das bedeutet, dass Sie ein Gleichgewicht zwischen Aerodynamik und effizienter Atmung finden müssen, während Sie eine konstante Trittfrequenz und Pedalkraft aufrechterhalten. Sie sollten auch Ihre Arme weiter auseinander halten, da das Einstecken in die Mitte auch Ihre Lungen in Ihrer Brust zusammendrückt. Höchstwahrscheinlich möchten Sie entweder in Ihren Tropfen sein oder sich mit Ihren Händen auf den Hauben ein wenig nach vorne beugen.

  3. Bergauf und/oder Rückenwind: Diese beiden können Sie ziemlich gleich behandeln, da der Windwiderstand weniger von Bedeutung ist als Ihre eigene aerobe Fitness. Setzen Sie sich einfach auf und halten Sie Ihre Hände breit, um Ihre Lungen so offen wie möglich zu halten, und treten Sie mit der Kraft und Trittfrequenz, die für Sie am besten geeignet ist. Studien bestätigen unsere Alltagserfahrung, dass das Stehen während des Tretens Ihre Geschwindigkeit erhöht, aber nicht sehr lange durchhält . Sie werden nur aufstehen wollen, um die Geschwindigkeit über kurze Abschnitte aufrechtzuerhalten, wo die Straße steil ansteigt (oder steiler, wenn Sie bereits auf einem Hügel sind), wenn ein kurzer Windstoß Sie verlangsamt und dann nachgelassen hat, oder so andere Situation, die kurzzeitig droht, Ihre ansonsten tragfähige Geschwindigkeit zu verringern. Wenn dir die Energie ausgeht und du nur auf halbem Weg einen Hügel erklimmst, hilft dir das Aufstehen nicht weiter.

Natürlich gibt es in der realen Welt nie nur einen Hügel oder nur Wind von vorne oder hinten. Es gibt Seitenwinde, Seitenwinde, Seitenwinde, Hügel mit Wind aus allen Richtungen und alles dazwischen. Fügen Sie Verkehrsprobleme, Straßenbedingungen usw. hinzu, und Sie müssen mit ziemlicher Sicherheit ein Gleichgewicht zwischen Treteffizienz und dem Umgang mit der Welt um Sie herum finden.

Wenn Sie mehr lesen möchten, gibt es einen großartigen Artikel über das Bergauf- und Bergabfahren mit dem Fahrrad: http://www.sportsci.org/jour/9804/dps.html .

Und die stets hilfreiche Website sheldonbrown.com hat hier einen ebenso hervorragenden Artikel über die Auswirkungen von Windbeständigkeit: http://sheldonbrown.com/brandt/wind.html .

Seitenwind ist in vielerlei Hinsicht das Schlimmste.
@DanielRHicks Wenn es so stark ist, dass es schwierig ist, mit dem Fahrrad umzugehen, stimme ich zu. Aber ich nehme jeden Tag der Woche einen sanften Seitenwind über einen sanften Gegenwind.
Gute Antwort. Und gute Arbeit, die über das hinausgeht, was ich als die (sehr künstlichen) Grenzen der Frage bezeichnet habe.
+1 für die Verlinkung zum Sportsci-Artikel. Ich denke, die Zusammenfassung ist die Antwort.

Das einzige, was für alle in allen Situationen funktioniert, ist, einen Herzfrequenzmesser zu tragen und direkt an Ihrer aeroben Schwelle zu fahren. Ansonsten ist es meist eine persönliche Vorliebe für lose Bedeutungen von "kürzest möglicher Zeit".

Schlagen Sie zusammenfassend eine konstante Herzfrequenz und damit eine konstante Leistungsabgabe vor? Dies erscheint mir kontraintuitiv (aus Gründen, die ich schwer zu beschreiben finde).
@ Sparhawk: Grundsätzlich. Je schneller Sie werden, desto langsamer werden Sie müde und Sie verbrauchen nicht Ihre gesamte biologische Energieleistung.
Das ist vielleicht nicht optimal – Ihre Beine arbeiten auch, nicht nur Ihr Herz, und werden unter Umständen (ausreichend steile Hügel oder starker Gegenwind) zum limitierenden Faktor. An diesem Punkt müssen Sie herausfinden, wo Sie nachlassen müssen, um es ganz schaffen zu können, und Sie sind wieder beim schwierigen Optimierungsproblem.
@Jefromi: Jedes Joule, das dein Körper verbrennt, muss das Herz mit Sauerstoff versorgen. Wenn Sie Ihre Beine an Steigungen zu stark beanspruchen, erhöht sich Ihre Herzfrequenz, da Ihre Beine mehr Sauerstoff benötigen.
@whatsisname Äh, ja, aber das ist nebensächlich. Ihre Beine kümmern sich um Kraft , nicht nur um Kraft. Wenn Sie sich also einen Hügel hinaufkämpfen, werden Ihre Beine manchmal zum limitierenden Faktor, und es spielt keine Rolle, ob Ihre Herzfrequenz steigt. Wenn Sie kein wirklich, wirklich starker Radfahrer sind, können Sie leicht an einen Punkt gelangen, an dem das Verharren auf der Schwellenherzfrequenz Ihre Beine zu sehr ermüdet und Sie anschließend Ihre Beine nicht mehr genug anstrengen können, um Sie auf der Schwelle zu halten.
@Jefromi: Es ist nicht nebensächlich. Wenn Sie Ihre Herzfrequenz beibehalten und solange Sie nicht auf einem lächerlich ausgelegten Singlespeed unterwegs sind, wird das Fahren auf einem Hügel nicht ermüdender sein als auf der Ebene . Sie werden beim Aufstieg langsamer, aber Sie können einen Gang einlegen, um die gleiche Trittfrequenz wie in der Ebene und die gleiche Leistungsabgabe beizubehalten.
Wenn Sie auf einem Hügel langsamer werden, gibt es zwei Probleme: 1) Wenn Ihre Geschwindigkeit unter etwa 5 km / h fällt, haben Sie Probleme, aufrecht zu bleiben, und fangen an, mehr Energie zu verbrauchen, um das Fahrrad auszubalancieren. 2) Muskeln verbrauchen Energie basierend auf Kraft x Zeit, nicht gelieferter kinetischer Energie. Wenn Sie beispielsweise auf einem Trike fahren und auf einem Hügel auf Null verlangsamen, verbrennen Sie immer noch Energie, nur um diese feste Position beizubehalten.

WENN meine Steigungen in der Kategorie 4 % oder mehr liegen, brauche ich immer länger, um aufzustehen, als wieder herunterzukommen. Beispiel: Ein Hügel, den ich häufig fahre, ist etwa 4–5 % dick und ich fahre ihn mit etwa 7–8 mph und ich brauche etwa 7 Minuten, um dort hochzukommen. Wenn ich denselben Hügel wieder hinunterfahre, halte ich leicht 23-24 MPH und es dauert ungefähr 3-4 Minuten, bis ich runterkomme. Wenn ich beim Herunterkommen härter arbeite, spare ich vielleicht höchstens eine Minute. Aber wenn ich mit 10 mph hochfahren könnte, würde ich den Hügel etwa 2-3 Minuten schneller hinaufkommen. Leider ist der limitierende Faktor für mich meine aeroben und körperlichen Fähigkeiten. Je besser ich in Form komme und mehr Gewicht verliere, desto schneller steige ich auf. Vor zwei Tagen hatten wir Windgeschwindigkeiten von 15 km/h mit Böen bis 34 km/h. Diese Winde wehten den Hügel hinauf, ich konnte nicht glauben, wie schnell ich den Hügel hinauffuhr, im Durchschnitt etwa 11 - 13 MPH den ganzen Weg hinauf. Runterkommen, Ich musste ARBEITEN, um über 15 Meilen pro Stunde zu bleiben. Der Wind gab mir also einen ungefähr 30%igen Vorteil beim Aufstieg und kostete ungefähr 50% beim Abstieg. Vielleicht kann ich eines Tages den Hügel hochfahren, als hätte ich diesen Rückenwind, bis dahin werde ich mich schnaufend und schnaufend nach oben schlagen! Ich finde Hügel machen Leute. (oder Frau).

Mir ist klar, dass es länger dauern wird, bergauf als bergab zu fahren, aber meine Frage ist, ob der Nettovorteil dadurch entsteht, dass man stärker nach oben oder unten drückt. B. ist diese Geschwindigkeit von 10 km/h bergauf (und 2–3 Minuten Einsparung) energiemäßig gleichbedeutend mit der Einsparung von einer Minute bergab.
@Sparhawk Ich habe mich eher auf Ihre Aussage konzentriert. Mein Ziel ist es, in kürzester Zeit an einem Ort anzukommen. Der größte Zeitaufwand ist auf dem Hügel, daher können dort die größten Gewinne erzielt werden. Und wie andere angemerkt haben, hat eine schnellere Bergabfahrt eine abnehmende Rendite, weil der Windwiderstand durch das Quadrat steigt, zumindest habe ich sie so verstanden. Persönlich lebe ich für den Tag, an dem Hügel ein Kinderspiel sind, wie sie es für so viele Fahrer sind, die halb so groß sind wie ich, was übrigens mein Hindernis ist. Ich hoffe, dass all Ihre Fahrten sicher sind und Spaß machen! Jo

Ich schätze, Sie gehen davon aus, dass Sie eine Gesamtenergiemenge für Ihre Fahrt haben und auswählen, für welche Teile der Fahrt Sie sie verwenden möchten oder wann Sie sie am schnellsten verwenden. Vielleicht vermuten Sie, dass Sie aufgrund des geringeren Luftwiderstands bergauf lieber mehr Kraft aufwenden sollten, wenn Sie sich bergab entspannen müssen?

Stellen Sie sich den einfachsten Fall vor, einen Hügel hinauf und auf die gleiche Weise wieder hinunter zu fahren, ohne echten Wind (nur was Sie durch Bewegung hervorrufen). Früher dachte ich, dass ich so hart wie möglich den Hügel hinauffahren sollte, damit ich auf der anderen Seite hinunterrollen musste. Beim Klettern, dachte ich, würde sehr wenig meiner Anstrengung durch den Windwiderstand verloren gehen. Ich wäre beim Abstieg langsamer, aber das würde bedeuten, dass ein geringerer Teil meiner Arbeit für die Überwindung des (induzierten) Windwiderstands aufgewendet werden würde. Ich habe gelesen, dass Sie bei 20 km/h 50 % Ihrer Anstrengung aufwenden, um den Windwiderstand zu überwinden, und wie von Daniel R. Hicks betont, nimmt der Windwiderstand mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zu, sodass diese Strategie intuitiv sinnvoll erscheint.

Meine Erfahrung bestätigt es jedoch nicht. Ich denke, das Problem ist das Tempo. Ich kann beim Aufstieg gar nicht hart genug arbeiten, um das zu schaffen. Trete ich voll in die Pedale, dann brauche ich bergab mehr als die gleiche Distanz, um mich für den nächsten Hügel zu erholen oder mich in der Ebene weiterzuentwickeln. Aber das Arbeiten mit, sagen wir, 40-80 % des Maximums ist nachhaltiger für alles, was länger als zehn Minuten auf und ab geht. Extreme Anstrengung kostet tatsächlich mehr als leicht überdurchschnittliche Anstrengung. (Siehe auch eine Frage zum Aufstehen, um in die Pedale zu treten ).

In letzter Zeit konzentriere ich mich mehr auf meine angestrebte Durchschnittsgeschwindigkeit. Jedes Mal, wenn ich darunter bin, arbeite ich etwas härter, und wenn ich über meinem Ziel bin, entspanne ich mich ein wenig. Ich habe keinen Pulsmesser oder Leistungsmesser, aber diese könnten auch helfen.

Ich fürchte, ich kenne nicht alle Gleichungen, aber ich denke, sie müssten Aspekte der Leistung Ihres Körpers berücksichtigen, nicht nur Kraft und Aerodynamik, also wäre es ziemlich kompliziert.

Für mich gehört es zum Spaß am Rennen gegen meine bisherigen Zeiten dazu, im Training die besten Zeiten zu erarbeiten, um sich auf einer 1-Stunden-Strecke anzustrengen.

Ein Teil des Problems besteht darin, dass die Leistung eines Radfahrers im Allgemeinen dann optimiert wird, wenn er genau „an der Grenze“ zwischen vollständig aerober Muskelaktion und zumindest teilweise anaerober Aktion ist. Wenn Sie einen bestimmten Belastungspunkt überschreiten, beginnen die Muskeln, Kraftstoff ohne Sauerstoff zu verbrennen (was weniger effizient ist) und, was noch wichtiger ist, beginnen, Glykogen zu verbrennen, das in den Muskeln gespeichert ist, anstatt Zucker aus dem Blutkreislauf. Dies erschöpft den begrenzten Glykogenvorrat Ihres Körpers und produziert auch große Mengen an Ketonen, die sich auf toxische Niveaus aufbauen können (was zu „Bonk“ führt).
Gute Antwort. Alle Antworten scheinen darauf hinzudeuten, dass ein Radfahrer es empirisch herausfinden muss!

Es hängt von den Hügeln und Ihrer Fitness ab. Unter der Annahme, dass Ihre Fitness ausgezeichnet und die Hügel mild sind, sollten Sie sich ständig bis zum Maximum anstrengen, das Sie aushalten können, ohne zu ermüden. Sie würden eine konstante Trittfrequenz und ein konstantes Drehmoment beibehalten, indem Sie die Gänge nach Bedarf hoch- und runterschalten.

Auf der anderen Seite, wenn der Hügel im Verhältnis zu Ihrem Fitnessniveau steil und lang ist, müssen Sie möglicherweise härter arbeiten. In diesem Fall müssen Sie möglicherweise Ihre Anstrengung reduzieren oder sogar den Hügel hinunterrollen, um sich zu erholen.

Es ist auch wichtig zu überlegen, ob Sie eine relativ kurze feste Distanz fahren, die Sie in vielleicht ein paar Stunden absolvieren können, oder eine Tagestour machen, bei der es wichtig ist, "etwas für später aufzuheben".

Da ich neu bei StackExchange bin, kann ich keinen Kommentar posten. Aber ich dachte, ich würde eine sehr späte Antwort für diejenigen hinzufügen, die diesen Thread bei Google finden.

Ich würde die eher unbefriedigende Antwort geben, dass man schneller ans Ziel kommt, wenn man mehr Leistung ausgibt. Sie geben also mehr Kraft ab, wenn Sie bergauf und bergab gehen, mit dem Wind und dagegen, und Sie kommen schneller ans Ziel, aber ich werde erklären, was ich meine.

Individuell haben wir alle unsere Vorlieben, ich greife gerne Hügel an. Bei einer typischen Fahrt werden es für mich sanfte Hügel sein, keine großen Berganstiege. Also gehe ich mit hohen Watt bergauf und gebe für kurze Zeit beispielsweise 500 W oder 600 W ab. Ich bin nicht so fit, dass ich das halten könnte, aber ich bin so fit, dass ich es am nächsten Hügel wieder schaffen kann.

Wenn ich während der gesamten Fahrt ein konstantes Tempo beibehalten würde, hätte ich nicht den Vorteil, diese Leistungsspitzen zu mitteln. Wir alle haben sowohl langfristige als auch kurzfristige Kraft, und sie sind unterschiedliche Muskelfasern.

Um am Ende am schnellsten gelaufen zu sein, wirst du sowohl kurzfristige als auch langfristige Muskelfasern verwendet haben.

Wenn ich nicht versuche, superschnell zu fahren, rolle ich oft den Hügel hinunter, aber das ist auch nicht richtig. Ich muss den Burst kurzzeitig ausschalten, aber nicht zur Ruhe gehen - idealerweise gehe ich auf mein langfristig konstantes Tempo - bei mir 250W.

Das maximiert am Ende meine Geschwindigkeit. Wenn ich sehe, dass die Fahrt für mich 270 W betrug, was aus einem vertretbaren Tempo von 250 W und kurzfristigen Stößen auf jeden Hügel kam, bin ich am schnellsten gefahren. Auf diesen sanften Hügeln kann ich durchschnittlich 22 Meilen pro Stunde fahren ... und ich werde wie ein Verrückter gearbeitet haben, um das zu erreichen ... es tut weh.