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Reibung

  • Alle Widerstände beim Fahren  sind im Prinzip Reibungskräfte.
  • Reibung entsteht beim Fahrrad bei allen bewegten Teilen. -  z. B. in Lagern der Nabe, im Tretlager, Pedale, Reifen (Rollwiderstand), Kette, Riemen...etc.
  • die Reibungskraft ist ein Produkt aus Kraft (Gewicht) x Reibungszahl (Reibungskoeffizient)
  • Bei weichen Materialien ist die Reibung aufgrund einer höhere Reibungszahl  höher. Deshalb kommen dort,  wo eine höhere Reibung gewünscht ist, weiche Materialien zum Einsatz - z. B. bei  Reifen und Bremsen.
  • Reibung steigt linear zur Kraft. Bei doppelter Kraft ist die Reibung auch doppelt so hoch.
  • Bei der Gleitreibung gleiten zwei Körper aufeinanderander.
  • In Ruhestellung ist der Reibwert höher - man spricht dann von Haftreibung. Man kennt das, wenn man einen Gegenstand verschieben will: Erst geht es schwer - wenn der Gegenstand einmal in Bewegung ist, geht des leichter.   
  • Rollreibung entsteht beim Rollen eines Körpers auf einem anderen. Der Reibwert ist geringer als bei Gleitreibung (Kugellager..)
  • durch Schmieren kann man den Reibungszahl und damit die Reibungskraft verringern. Der Körper gleitet dann auf dem Schmierfilm.
  • der Luftwiderstand ist die Reibung, die Luft der Bewegung entgegen setzt. Der Radfahrer muss die Luft verdrängen.

 

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Widerstände beim Fahren


Luftwiderstand:
   
die   Sitzpostion ist sehr entscheidend für den Luftwiderstand  

  • aufrecht sitzen bedeutet mehr Luftwiderstand
  • Der Luftwiderstand ist abhängig von der Geschwindigkeit, der Angriffsfläche und der Form der Angriffsfläche  (CW-Wert)
  • Der Luftwiderstand steigt im Quadrat zur Geschwindigkeit.
  • Bei 40 km/h ist der Luftwiderstand 4x so hoch als bei 20 km/h und 16x so hoch als bei 10 km/h
  • bei Gegenwind addiert sich die Fahrtgeschwindigkeit mit der Windgeschwindigkeit.
  • Bei hoher Geschwindigkeit ist der Luftwiderstand die größte zu überwindende Kraft. 

Verringerung des Luftwiderstandes

  • geringere Angriffsfläche:  gebeugte Haltung - schmaler Lenker  (vgl. Rennrad)
  • verringerung des CW-Wertes durch enganliegende Kleidung

 

 Rollwiderstand  der Bereifung

  • Hauptfaktor für den Rollwiderstand ist der Luftdruck
  • Reifenprofil und Reifenbreite spielen eine geringere Rolle
  • =>Infos zum Rollwiderstand  
  •  Gewicht/Trägheit:
  • Um ein Gewicht zu beschleunigen, ist eine Kraft nötig.
  • schnellere Beschleunigung erfordert mehr  Leistung nötig .
  • Beim Beschleunigen muss man Trägheitskräfte überwinden - das Anfahren und Beschleunigen kostet mehr Kraft - deshalb fährt man mit einem kleineren Gang an.
  • Mit einem leichteren Fahrrad ist weniger Leistung nötig. Dabei macht ein Kilo weniger am Rad 3-5 mal soviel aus wie beim Fahrergewicht. Die größte Rolle spielt das Gewicht der Reifen, weil diese in Dreh- und Vorwärtsbewegung versetzt werden müssen. Schwere Reifen machen ein Rad träge.

Die Verringerung des Rollwiderstandes ist über höheren Luftdruck möglich - dadurch leidet dann allerdings der Fahrkomfort.


Wirkungsgrad
  • wenn man auf´s Pedal tritt, geht "unterwegs" einiges verloren.
  • der Wirkungsgrad wird in Prozent angegeben - es ist das Verhältnis von Input : Output (Eingangsleistung : Ausgangsleistung)
  • jedes bewegte Bauteil am Fahrrad schluckt etwas Energie - hat einen (Einzel-)Wirkungsgrad
  • Pedale - Tretlager - Schaltung/Getriebe  - Antrieb -  Naben - Reifen - jedes bewegte Teil schluckt etwas Energie.
  • Der Gesamtwirkungsgrad setzt sich aus den Einzelwirkungsgraden zusammen

 

Wirkungsgradmessungen:

  • die Durschnittsgeschwindigkeiten von Fahrern haben wenig Aussagekraft - es gibt zu viele Faktoren, die mitwirken. Alleine die Freude an einem neuen Rad reicht aus, dass der Fahrer schneller ist als mit dem alten Rad. 
  • die  Messung des Gesamtwirkungsgrades eines Fahrrades ist nahezu unmöglich
  • die Messung der Einzelwirkungsgraden am Fahrrad ist schon sehr schwierig und ist oft fehlerbehaftet.


Schaltung/Getriebe/Übersetzung

um ein Fahrrad effektiv zu machen, bedarf es mehr als einen guten Gesamtwirkungsgrad

  • nahezu 100 % Gesamtwirkungsgrad hat  dieses Fahrrad . Kein Verlust durch Schaltung und Antrieb, großes Laufrad, harte Vollgummibereifung.  Es gibt sicher kein effektivere Möglichkeit, um mit 15km/h auf der Ebene zu fahren.
  • ein Singlespeedbike ohne Schaltung hat auch einen sehr hohen Wirkungsgrad.
  • wer schneller, bergauf und in einer passenden Trittfrequenz fahren will, braucht eine Schaltung.
  • eine Schaltung schluckt zwar etwas Energie - macht ein Fahrrad aber effektiver.
  • auch bei der Schaltung gilt: der bessere Wirkungsgrad ist nicht unbedingt effektiver. Wichtig ist auch die Gesamtübersetzung und die Gangabstufungen.



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Kraftverlust durch den Antrieb

  • Kettenschräglauf    bei einer Kettenschaltung schluckt relativ viel Kraft. Bei absut geradem Kettenlauf hätte man fast 100 % Wirkungsgrad, würde die Kette seitlich ziehen, hätte man 0% Wirkungsgrad.  Pro Gang Schräglauf verliert man ca.  1% an Kraft (ca. 1,25 Watt)
  •  Rohloffnabe und Piniongetriebe erreichen fast den Wirkungsgrad einer Kettenschaltung mit  geradem Kettenlauf  - haben aber dafür eine gleichmäßige Gangabstufung und sind unempfindlicher.
  • Vergleich Kette vs. Riemen   (eigene Infoseite)



Versuche haben den Kraftverlust von Riemenantrieb bestätigt.

            
        

    


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Der nötige Leistungsbedarf steigt mehr als im Quadrat zur Geschwindigkeit.  

Um schneller zu fahren, reicht ein "langer" Gang alleine nicht.  Bei schnellerer Fahrt braucht man deutlich mehr Leistung. Die höhere Leistung erreicht man über einen höhere Trittfrequenz und einen größeren Gang.

Trittfrequenz
  • Die Trittfrequenz sollte min. 60 Kurbelumdrehungen/Minute betragen  (Genussradler)
  • bei  sportlicher (schnellerer) Fahrt ist eine höher Trittfrequenz (ca. 80) nötig
  • für die höchste Leistung ist eine Trittfrequenz über 100 nötig
  • bei höherer Trittfrequenz  braucht man mehr Leistung, um den Kraftbedarf des Antriebs zu überwinden - auf Rollwiderstand, Luftwiderstand etc. hat die Trittfrequenz keinen Einfluss. 


Mit geringerer Leistung hält man länger durch.  Die persönliche "Leistung"  ist abhängig vom Trainingszustand des Fahrers, der Motivation  und dem  Alter ...
  • Die "Dauerleistung" ist die Leistung, mit der man über mehrere Stunden fahren kann.
  • Die "Kurzzeitleistung" ist die Leistung, die man über einen begrenzten Zeitraum abrufen kann. (z. B. an Steigungen).
  • Die "Spitzenleistung" kann nur über einen kurzen Zeitraum erbracht werden  (z. B. Endspurt oder kurze Sprints) . Danach ist eine Ruhephase nötig.


Durchschnittlicher Leistungsbedarf auf der Ebene.
  • Bei 20 km/h muss man ca.    80 Watt  Leistung erbringen
  • Bei 25 km/h muss man ca.   125 Watt Leistung erbringen 
  • Bei 30 km/h muss man ca.  190  Watt  Leistung erbringen  (Dauerleistung von gut trainierten Fahrern)
  • Bei 34 km/h muss man ca.  260  Watt  Leistung erbringen  (Dauerleistung von sehr gut trainierten Fahrern)
  • Bei 40 km/h muss man ca.  380  Watt  Leistung erbringen  (Dauerleistung von Radprofis)
  • Bei 44 km/h muss man über 500 Watt Leistung erbringen    (Dauerleistung von Weltspitzefahrern)

*Durschnittswerte - abhängig von Trainingszustand - Sitzpostion - Gewicht...

 

 

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Selbst kleine - kaum wahrnehmbare Steigungen wirken sich auf den Leistungsbedarf aus. 

 

Steigung 0,5%  - beim Fahren nimmt man das überhaupt nicht als Steigung wahr, aber...

  • mit 125 Watt Leistung fährt man auf der Ebene              ca. 25 ,0  km/h
  • mit 125 Watt Leistung fährt man bei 0,5 % Steigung       ca. 23,2 km/h
  • 3,2  Stunden Zeitverlust auf 1000 km.
  • um bei 0,5% Steigung 25 km/h zu fahren sind ca. 150 Watt Leistung nötig

1%-Steigung

  • mit 125 Watt Leistung fährt man auf der Ebene              ca. 25 km/h
  • mit 125 Watt Leistung fährt man bei 1% Steigung          ca. 21 km/h
  • 7,6 Stunden Zeitverlust auf 1000 km.
  • um bei 1% Steigung 25 km/h zu fahren sind ca. 180 Watt Leistung nötig

1,5 %-Steigung

  • mit 125 Watt Leistung fährt man auf der Ebene              ca. 25 km/h
  • mit 125 Watt Leistung fährt man bei 1,5% Steigung       ca. 19,5  km/h
  • 11,5 Stunden Zeitverlust auf 1000 km
  • um bei 1,5 % Steigung 25 km/h zu fahren sind ca. 210 Watt Leistung nötig

2%-Steigung

  • mit 125 Watt Leistung fährt man auf der Ebene              ca. 25 km/h
  • mit 125 Watt Leistung fährt man bei 1% Steigung          ca. 17,2 km/h
  • 18 Stunden Zeitverlust auf 1000 km.
  • um bei 2% Steigung 25 km/h zu fahren sind ca. 240 Watt Leistung nötig


Das sind natürlich Durchschnittswerte von relativ gut trainierten Freizeitfahrern. Bei weniger trainierten Fahrern ist der Zeitverlust größer.

 

 

 

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Bremsweg.

Doppelte Geschwindigkeit = 4-facher Bremsweg

Ein geübter Fahrer mit sehr guten Bremsen schafft auf trockener, ebener Straße bei Vollbremsung (=kurz vor dem Abheben des Hinterrades)  folgende Bremswege  

  • bei 12 km/h:  Bremsweg     2,00 m + 3,35 m Reaktionsweg = Anhalteweg 5,35 m

  • bei 18 km/h:  Bremsweg     4,00 m + 4,00 m Reaktionsweg = Anhalteweg 8,00 m

  • bei 24 km/h:   Bremsweg    8,00 m  + 6,70 m Reaktionsweg = Anhalteweg 14,70 m

  • bei 30 km/h:   Bremsweg 12,50  m  + 8,35 m Reaktionsweg = Anhalteweg 20,15 m

Faktoren, die den Bremsweg deutlich verlängern.

  • nass/sandige Straßen

  • Gefällestrecke

  • ungeübter Fahrer

  • weniger wirksame Bremsen

 

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Allgemeine Infos

 

 

 

  Räder für Fahrer, die aus eigener Kraft fahren können und wollen

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  Überblick über Schaltungen. Allgemeine Infos, div. Schaltungen im Vergleich

  Schaltungen im Vergleich. Vorteile von Rohloff und Pinion Schaltung

Riemen oder Kette? Vor-/Nachteile

  Bremsen  im Überblick

 Gute Gabeln "schlucken" Stöße  - billige Gabeln schlucken Energie und Geld

Lassen Sie sich nicht durch "hohe Rabatte" verführen.  

  Trekkingrad - Crossrad - Mountainbike -Hardtail - Fully ???

Rahmenqualität - Lackierung - Gewicht - Rahmenhöhe. 

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Testberichte sagen mehr als ein Verkäuferlob.

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Pflege - Wartung - Reparatur

Einstellung - Fehlerbeseitigung bei Scheibenbremsen

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Räder mit Rohloff - Pflege - Einstellungen - Wartung

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Wartung - Pflege - Einstellungen bei Rädern mit Pinion Schaltung

Pflege von Rädern, Ketten etc.  Für Winterfahrer besonders wichtig

Wann Ketten wechseln?  Kettenverschleiß - Kettenverschleißlehre

  Vorteile/Nachteile von Kette und Riemen   

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Infos über Reifen, Pannenschutz etc.

Reparaturanleitung bei Reifenpanne

Veränderung derSitzposition durch verschiedene Lenker, Vorbauten, Barends

Einstellung des Lenkspieles - Montage von Vorbauten. Infos.

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Schaltaugen - Infos und Reparatur, Richten von verbogenen Schaltaugen

 

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