Felgengewicht vs. Nabengewicht

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Anonim

Wir haben die große Raddebatte beendet, indem wir die naturwissenschaftlichen Lehrbücher herausgeholt haben

Es gibt eine erstaunliche Auswahl an Laufrädern auf dem Markt, von denen die meisten behaupten, Sie schneller und effizienter zu machen. Viele machen viel Aufhebens darum, wie leicht sie sind, aber selten erklären sie, wo am Laufrad der Großteil der Masse sitzt: die Nabe oder die Felge?

Das hat uns zum Nachdenken gebracht. Wenn Sie zwei Räder mit dem gleichen Gesamtgewicht und Design hätten, aber eines mehr Gewicht an der Nabe und das andere mehr Gewicht an der Felge hätte, was würde Sie im Laufe einer durchschnittlichen Fahrt schneller machen? Es ist an der Zeit, die alten Physiklehrbücher wieder hervorzuholen.

Fangen wir mit Trägheit an. Das Trägheitsmoment funktioniert nach dem Prinzip, dass eine Masse, die weiter vom Rotationszentrum entfernt ist, schwerer zu drehen ist als eine Masse in der Nähe des Rotationszentrums. Ersteres bedeutet im Radsport natürlich die Felge, letzteres die Nabe. Newtons zweites Bewegungsgesetz besagt in Bezug auf rotierende Objekte, dass α=t/i ist, wobei α die Rotationsbeschleunigung, t das Nettodrehmoment und i das Trägheitsmoment ist. Mit anderen Worten, je höher die Trägheit, desto langsamer die Beschleunigung bei gleichem Drehmoment.

Marco Arkesteijn, Sport- und Bewegungswissenschaftler an der Aberystwyth University, bietet eine andere Möglichkeit, Trägheit zu verstehen: „Stellen Sie sich einen Eiskunstläufer vor, der sich mit ausgebreiteten Armen auf der Stelle dreht. Sie rotieren um den Mittelpunkt des Körpers – den Teil, der stationär ist. Dies ist ihr Rotationszentrum. Indem sie ihre Hände in ihren Körper stecken, erhöhen sie die Rotationsgeschwindigkeit. Sie verringern die Masse, die am weitesten vom Rotationszentrum entfernt ist, was die Trägheit verringert. Da die Energie im System konstant ist, folgt daraus, dass ihre Winkelgeschwindigkeit zunimmt.’

Kurz gesagt, es scheint, dass ein geringeres Gewicht an der Felge schnellere Beschleunigungen bedeutet, da weniger Energie benötigt wird, um eine bestimmte Geschwindigkeit zu erreichen. Den Vorteil sieht man, wenn ein Puncheur wie Philippe Gilbert einen kurzen Anstieg hochsprintet – ein Szenario, das sich auf der Straße bewährt hat. Der Produktmanager von Mavic, Maxime Brunand, führte ein Experiment durch, bei dem er 50 g zu zwei Laufradsätzen hinzufügte – bei einem Satz an der Felge, bei dem anderen an der Nabe – und eine Fahrerleistung von bis zu 500 Watt bei einer 10%igen Steigung hatte und siehe da wie lange sie brauchten, um 20 km/h zu erreichen. „Das Laufrad mit zusätzlichem Felgengewicht brauchte fünfmal länger, um 20 km/h zu erreichen, als wenn die gleiche Felge in der Ebene verwendet wurde“, sagt er. „Bei Verwendung der Räder mit zusätzlichem Gewicht an der Nabe dauerte es nur viermal so lange, bis die äquivalente horizontale Geschwindigkeit erreicht war. Auf Hügeln wird die Trägheit im Wesentlichen wichtiger.“Das französische Team stellte auch fest, dass es in der Ebene „leichter war, die Geschwindigkeit zu h alten“, wenn die Räder mit zusätzlichem Gewicht an der Felge verwendet wurden.

Der Schwungradeffekt

Wissenschaftliche Leichtbaufelgen
Wissenschaftliche Leichtbaufelgen

Das bringt uns zum Schwungradeffekt. Könnte eine schwerere Felge einem Fahrer Schwung verleihen, sobald er auf Touren gekommen ist, so wie ein Lokomotivrad Schwung für eine Dampfmaschine trägt? Ondrej Sosenka brach 2005 mit 49,7 km den Stundenrekord. Der tschechische Fahrer war einer der größten Fahrer, die je professionell Rennen gefahren sind, er brachte 90 kg auf die Waage und war zwei Meter groß. Sein rekordverdächtiges Fahrrad wog 9,8 kg einschließlich eines 3,2 kg schweren Hinterrads – der Grund dafür, argumentierte Sosenka, sei, dass ein schwereres Laufrad zwar länger brauche, um die Höchstgeschwindigkeit zu erreichen, aber wenn es einmal da sei, sei es einfacher, dort zu bleiben. Auf der anderen Seite gab sich Eddy Merckx große Mühe, sein gesamtes Fahrrad so leicht wie möglich zu h alten, wenn er auf der Strecke fuhr.

Also, wer hat Recht? „In einigen Fällen kann ein etwas schwereres Rad an der Felge zu einer schnelleren Zeit führen, beispielsweise auf einer flachen Strecke“, sagt Paul Lew, Director of Innovation bei Reynolds Wheels. „Es kann auch einem Radfahrer zugute kommen, der den größten Teil seiner Energie auf die Pedalabwärtsbewegung aufwendet. Das schwerere Rad kann dabei helfen, die fehlende Kraft im hinteren und aufwärts gerichteten Teil der Kadenz auszugleichen, indem es den Schwung des Rads bis zum Abwärtshub überträgt.“

Also lohnt es sich, Sir Brad seine Felge mit Blei zu beladen, wenn er versucht, im Juni den Stundenrekord aufzustellen? Und was ist mit normalen Fahrern auf der Straße? „Es stimmt zwar, dass ein etwas schwereres Rad zu einer schnelleren Zeit auf einer völlig flachen Strecke führen kann, aber das ist die Ausnahme, nicht die Regel“, sagt Lew. Bei den meisten Straßenfahrten erweist sich das zusätzliche Gewicht eher als Hindernis als als Vorteil: „Letztendlich geht der Schwung, der von einem Laufrad erzeugt wird, das dazu dient, einen Schwungradeffekt zu erzeugen, um die Geschwindigkeit zu erhöhen, zu Lasten des Radfahrers. Der Radfahrer wird weniger Ertrag und Nutzen erzielen als die Kosten der Anstrengung. Die Kosten werden den Gewinn nicht überwiegen.’

Was ist mit kleineren Rädern?

Es scheint, dass sich der Schwungradeffekt schwerer Felgen nur unter ganz bestimmten Umständen auszahlt, während die Gewichtsreduzierung der Felgen beim Bergauffahren oder Beschleunigen echte Vorteile haben kann. Und weil die Trägheit mit zunehmender Entfernung der Masse von der Nabe zunimmt, gibt es ein Argument für uns alle, kleinere 650c-Laufräder anstelle der üblichen 700c-Laufräder zu verwenden? Es war Anfang bis Mitte der 1990er Jahre ein Trend im Triathlon und Untersuchungen haben gezeigt, dass mit einem solchen Laufrad 8 % Gewicht eingespart werden kann.

„Ich denke, jeder Vorteil wird durch mehrere Faktoren zunichte gemacht, einschließlich des Komforts“, sagt Arkesteijn. „Das Summen von der Straße ist wegen des kleineren Radius intensiver.“Ein 650c-Laufrad muss sich auch mehr drehen als das 700c-Laufrad (510 Umdrehungen pro Kilometer im Vergleich zu 475 ungefähr), was mehr Reibung bedeutet. „Ein größerer Fahrer wird dieses Summen aufgrund seines zusätzlichen Gewichts noch intensiver spüren“, fährt Arkesteijn fort. Was dabei natürlich nicht berücksichtigt wird, ist die Aerodynamik. Eine schwerere Felge kann Vorteile bieten, wenn dieses Gewicht verwendet wird, um eine bessere Form zum Carven durch die Luft zu schaffen. „Wenn Sie eine große Einheit sind und Ihre Geschwindigkeit bergauf h alten können, ist eine schwerere Felge weniger ein Nachteil für Sie, da Sie einen größeren aerodynamischen Effekt genießen“, sagt Jonathan Day von Strada Handbuilt Wheels.„Wenn Sie jedoch nur 62 kg wiegen und hervorragend klettern können, möchten Sie etwas Leichtes am Rand, um Ihre Geschwindigkeit den Hügel hinauf zu maximieren.“

Letztendlich haben die meisten Menschen jedoch keine Auswahl an Laufrädern, die für jede Art von Fahrweise und Straßenzustand geeignet sind. Außer unter ganz bestimmten Umständen und perfekten Bedingungen sind leichtere Felgen im Allgemeinen besser, um Ihre Geschwindigkeit und Ihr Fahrvergnügen zu maximieren. Und trotz stechender Lungenschmerzen und Schweißströmen ist das Radfahren eben.