Wie viel mehr Energie würde ich verbrauchen, wenn mein Fahrrad 2 Kilo schwerer wäre? [geschlossen]

Ich habe ein Fahrrad mit einem Gewicht von 8 Kilo. Eine 10 Kilometer lange Fahrt mit durchschnittlich 20 km/h erfordert zEnergie in kWh.

Wie viel mehr Energie würde ich verbrauchen, wenn ich 2 Kilo zu meinem Rucksack hinzufügen würde?

Oder umgekehrt: Wenn ich die gleiche Energiemenge aufwenden würde, um wie viel langsamer würde ich werden?

UPDATE: Ich frage aus Neugier, nicht wegen einer Hausaufgabe. Die habe ich schon lange nicht mehr :)

Ich habe Freunde, die argumentieren, dass ein 2 kg leichteres Fahrrad (z. B. ein Rennrad anstelle eines Cyclocrossers) aufgrund des geringeren Gewichts ernsthafte Vorteile bringt, obwohl ich ein Amateur bin, was das Radfahren betrifft. Auf der anderen Seite kann ich nicht wirklich verstehen, warum das so wichtig sein sollte, bis ich ernsthaft fitter werde. Wie auch immer, ich bin nicht vertraut mit der Physik, die benötigt wird, um dies zu berechnen.

Wenn es hilft, nehmen wir einen 5-Grad-Anstieg von 0-5 km bei 10 km/h und einen 5-Grad-Abstieg von 5-10 km bei 40 km/h an.

Bitte beachten Sie, dass Hausaufgabenfragen mehr Anstrengung zeigen sollen. Weitere Einzelheiten finden Sie in der Hausaufgabenrichtlinie .
Das ist nicht zu verantworten. Es hängt davon ab, wie stark Sie während der Radtour beschleunigen/verzögern, vom Höhenunterschied zwischen Start und Ziel und von der Luftdynamik des Radfahrers. Die für Beschleunigung und zunehmende Höhe benötigte Kraft verhält sich linear mit der Masse, aber der Luftwiderstand hängt überhaupt nicht von der Masse ab.
@Volker Ich nehme an, dass es keine Beschleunigung und keinen Höhenanstieg gibt. Man könnte immer ein Fahrrad im Vakuum betrachten. Aber es gibt noch viele Variablen.
@Volker, ich stimme dir nicht zu, dass dies nicht verantwortbar ist. Sie können davon ausgehen, dass der Luftwiderstand in beiden Fällen die gleiche Arbeit leistet, sodass er den Unterschied in der geleisteten Arbeit nicht beeinflusst. Und Beschleunigung/Verzögerung hat keinen Einfluss auf die geleistete Arbeit, die nur von Masse und Endgeschwindigkeit abhängt. Es gibt immer noch das Problem der Höhe und der Reibungsverluste, aber sie können angenähert werden.
Ja, aber dann müssen Sie wissen, welcher Anteil der aufgewendeten Gesamtenergie von der Gesamtenergie zur Überwindung des Luftwiderstands (und möglicherweise anderer Arten von Reibung) aufgewendet wurde. Ohne diese zusätzlichen Angaben kann keine Antwort gegeben werden. Nehmen Sie zwei Extremfälle: Sie beschleunigen im Flugzeug zunächst ein wenig, fahren bis zum Ende mit konstanter Geschwindigkeit gegen den Wind. Die 2 Kilo werden kaum einen Unterschied machen. Wenn Sie jedoch in den Bergen sind, wo die Luft dünn ist, aber eine Steigung von 30 % hinauffahren, beträgt der Energiezuwachs fast 25 %. Vielleicht sogar noch mehr, wenn Sie jeden Kilometer anhalten müssen
@neu242: Ist das wirklich eine Hausaufgabe oder versuchst du ein reales Problem zu lösen?
Es werden nicht genügend Informationen bereitgestellt. Wie schwer ist das Rad jetzt, wie viele Gänge haben die Ritzel, welchen Druck haben die Reifen und wie ist das Gelände? Hat das Fahrrad eine Federung und wie steif ist es insgesamt? Die Variablen, die Sie berücksichtigen müssen, sind zu viele, um sie zu zählen.
@Volker: Das ist ein reales Problem. Ich bin nicht davon überzeugt, dass diese zwei Kilo viel ausmachen würden (zumindest nicht für mich), aber andere scheinen anderer Meinung zu sein.
Nun, da wir festgestellt haben, dass eine genaue Antwort aufgrund zu vieler Unbekannter schwierig ist, würde ich vorschlagen, empirische Beweise zu betrachten. Radprofis rasieren so viel wie möglich von ihrem Fahrrad, um so leicht wie möglich zu sein. Sie würden das nicht tun, wenn es sinnlos wäre, also wenn es um lange Strecken geht und es auf Sekunden ankommt, dann spielen auch 2 kg eine Rolle. Auch das Gewicht, das Sie für das Fahrrad angegeben haben, ist irrelevant. Wenn Sie und Ihr Fahrrad und Ihre Ausrüstung sagen wir 90 kg wiegen, dann stimme ich zu, dass 2 kg für das Freizeitradfahren keine große Rolle spielen sollten. Die meisten Reibungsbedingungen gehen höchstens linear mit der Masse, also würde ich schätzen, dass es ungefähr 2% schwieriger ist.

Antworten (2)

Wenn Sie dies aus Neugier auf eine bestimmte Route tun: Am einfachsten können Sie eine grobe Schätzung erhalten, indem Sie sich das Höhenprofil Ihrer Route ansehen und davon ausgehen, dass Sie beim Bergabfahren unabhängig vom Gewicht die gleiche Menge an Energie verbrauchen ( was möglicherweise nicht genau ist) und stützen Sie alle Ihre Energieänderungen, wenn Sie bergauf gehen. Ihre Änderung des Energiebedarfs bei einer bestimmten Steigung wäre:

E C H A N G e = ( M N e w − M Ö l D ) ∗ G ∗ H

Wenn Sie die Durchschnittsgeschwindigkeit den Hügel hinauf kennen, wäre Ihre durchschnittliche Leistungsänderung nur während dieses Hügels:

P C H A N G e = ( M N e w − M Ö l D ) ∗ G ∗ v A v G

Wenn Sie dies für alle Hügel tun und davon ausgehen, dass Abfahrten und Ebenen die gleiche Leistung haben, können Sie alle Ihre mitteln P C H A N G e für all diese Abschnitte und erhalten Sie Ihren Durchschnitt P C H A N G e .

Wenn Ihre Fahrt größtenteils flach ist, würde ich vermuten, dass Ihre Energieeinsparungen fast unbemerkt wären, es sei denn, Sie halten einfach an und beschleunigen die ganze Zeit, während Sie versuchen, die gleiche Durchschnittsgeschwindigkeit für beide Massenbedingungen beizubehalten.

Wenn dies eine Hausaufgabenfrage ist: Ich denke, der Weg, dies zu tun, ist wie die Antwort von yankeefan11 hier E = 1 / 2 ∗ M ∗ v 2 . Die Entfernung kommt ins Spiel, wenn Sie die Leistungsänderung berechnen möchten.

Danke! Es ist keine Hausaufgabenfrage, ich versuche nur zu verstehen, wie diese Physik funktioniert und ob diese zwei Kilo wirklich viel ausmachen. Ich bin nicht überzeugt, dass sie es tun :)
Wenn Sie darüber nachdenken, wie viel "schneller" Sie mit einem 2 Kilo leichteren Fahrrad fahren können, ist die Wahrheit nicht so sehr (auch wenn 2 Kilo Unterschied bei einem Fahrrad eine Menge Geldunterschied sein können). Das Wichtigste auf einem Fahrrad ist, dass Sie richtig darauf sitzen; Bei richtiger Montage können Sie so viel Leistung auf das Fahrrad bringen wie jeder Biker mit einem 10+ Grand-Set. Sicher, es geht vielleicht nicht so viel Kraft in die Geschwindigkeit... aber so wie ich das sehe, trainierst du nur mit Gewichten ;)

Wir können die Tatsache nutzen, dass unsere Energie so gegeben wird

E = 1 2 M v 2
Unter der Annahme, dass Sie den Luftwiderstand vernachlässigen können, die gleiche Geschwindigkeit beibehalten und alles einfach gehalten wird, beträgt die zusätzliche Energie, die Sie benötigen:
E N e w − E Ö l D
1 2 M N e w v 2 − 1 2 M Ö l D v 2
1 2 v 2 ( M N e w − M Ö l D )

Sie kennen den Masseunterschied, den Sie hinzugefügt haben, also können Sie einfach Ihre Werte einsetzen.

Es spielt also keine Rolle, ob Sie 10 oder 20 km unterwegs sind?
Es tut. Energie wird als gegeben .5 M v 2 , sagte ich, dass ich davon ausgehe, dass die gleiche Geschwindigkeit beibehalten wird
Wo ist dieser Abstand in Ihren Gleichungen?
Ich habe es nicht berücksichtigt...
Dies ist nur eine Form von Energie. Es gibt noch viel mehr zum Fahrradfahren.
Ja, aber seine Frage scheint nur zu sein, dass HW fragt, wie sich Energie auf Masse bezieht
@ ja72: Ich denke, der Luftwiderstand wäre in beiden Fällen mehr oder weniger gleich? Was ich wirklich frage, ist: "Spielen diese 2 Kilo wirklich eine Rolle im wirklichen Leben?".
Wie viel mehr Energie würde ich verbrauchen, wenn mein Fahrrad 2 Kilo schwerer wäre? [geschlossen]
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