Was bringen leichte Laufräder wirklich?

[Piktogramm]

Zum "aber"... ich beherrsche die Grundlagen unserer Sprache. Alles was darüber hinnausgeht ist nur Sahne und die ist manchmal sauer... (oder kurz, ich hab keine Ahnung)

Bei den Bremsscheiben: Ja klar um da ne Betrachtung durch zu führen machste einfach nen 1a Ritterschnitt und die Betrachtung entspreicht dann halbwegs dem, was da in der lieben Natur auch stattfindet. Da wird aber das System nicht als Punktmasse vereinfacht sondern das System wird auf seine Kraftwirkung reduziert. Die Kraftwirkung ermittelt man in diesem Fall wohl über ne kleine Rechnung des Systems als Punktmasse. In dem Fall interessiert man sich dann wirklich nur für die lineare Beschleunigung (öhm na gut negative Beschleunigung). Für die 5 Sekunden der Bremsung ist es auch völlig egal welche Freiheiten das ganze System hat. Interessiert für die Bremsung ja auch nicht in wie weit das ganze System kippt, sich in sich verformt (blöder Radfahrer sitzt ni steif auf seinem Gaul... blööde Sau...).

Wobei dieses Kippen/Pendeln/Verformen wärend einer etwas längeren Fahrt an Bedeutung gewinnt bei einer Betrachtung als Punktmasse mit gleichmäßiger Beschleunigung und Bewegung aber völlig unter den Tisch fällt. Da ist von Anfang an absehbar, dass bei einer solchen Vereinfachung, bei denen die Vorgänge bei denen viele kleine Beschleunigungen in die Bilanz einfließen herausfallen die Ergebnisse stark beieinander liegen. Dazu muss ich nicht rechnen. Das wird einem in entsprechenden technischen Fächern eingetrichtert, dass man bei "Schwingungen" bzw. wechselnden Lasten nicht mit dem Mittelwert rechnet. Der Mittelwert ist zwar nahezu 0 und rechnet sich so schön einfach, aber der ständige Wechsel der energetischen Zustände ist eine beträchtliche Belastung die ja irgendwo auch "geschluckt" werden muss. Wenn man da zum Überschlag bei diesen Wechsellasten nurmal den Betrag bildet und über die Zeit aufsummiert kommt da recht schnell ein ordentlicher Betrag zusammen. Gegegn den eine einzelne, lineare Beschleunigung von 0 auf 30km/h wie ein Witz aussieht.

 

[Jetpilot]

Auch wenn es gefahr läuft zu einer Grundsatzdiskussion zwischen Maschinenbauern (oder was immer du studierst) zu werden, erklär mir als relativen Anfänger in dem Fach doch bitte:
-was du mit dem Ritterschen Schnitt an einem Statisch überbestimmten System, das nichtmal annäherd ein Tragwerk aus Stäben ist, willst?
-wo bei einer Bremse eine Beschleunigung auftritt (allenfalls wenn du die Beschleunigung und die Masse des Systems kennst, kannst du daraus die Kraft an der Bremse errechnen, meinst du das?)
-warum man bei einer bremse konstante Kräfte annehmen darf und warum man das bei einem laufrad aufeinmal nicht kann...

Wenn man da zum Überschlag bei diesen Wechsellasten nurmal den Betrag bildet und über die Zeit aufsummiert kommt da recht schnell ein ordentlicher Betrag zusammen. Gegegn den eine einzelne, lineare Beschleunigung von 0 auf 30km/h wie ein Witz aussieht.

Das ist mir auch klar. Trozdem ist das Beispiel der Konstantbeschleunigung dadurch nicht weniger aussagekräftig, denn was die energiedifferenz bei EINER Beschleunigung ausmacht, macht sie auch bei einer Summe aus vielen beschleunigungen.
Die differenz wird dadurch relativ gesehen nicht größer, absolut gesehen natürlich schon.

 

[navpp]

Mit Rollwiderstand vs. Gewicht brauchste hier gar nicht erst anzufangen. Das hab ich schon vor Jahren mal durchexerziert, hat nichts gebracht. Das "glaubt" hier keiner, daß man mit einem 500 gramm schwereren Laufradsatz mit breiten Reifen * u. Felgen * u. mit niedrigem Luftdruck (und entsprechend niedrigem Rollwiderstand) weniger Watts verbraucht.

Bitte hier! bitte hier! Ich glaub dir das!

 

[Piktogramm]

Najut Ritterschnitt ist es vielleicht nicht da wir nicht durch Stäbe sondern wohl eher Durch Balken/Lager schneiden aber was für die Betrachtung wichtig ist sind ersteinmal nur als über die Zeit halbwegs konstante Schnittgröße drinnen. Das was der Fahrer zappelt oder was sich an wechselnder Belastung durch unterschiedlich viel Grip und Regelvorgänge als zusätzliche, wechselnde Belastung einbringt ist gegenüber der sehr großen Bremskraft die als halbwegs linear angenommen wird erbärmlich klein. Besonders klein sind sie im Vergleich zur Lastspitze die sich einstellt wenn du in die Eisen gehst. Normal ist diese Belastungen um Größenordnungen größer als die kleinen Wechselbelastungen die sich irgendwo einstellen. Interessiert alles nicht. Das härteste was man da berechnen werden muss ist besagtes Überschwingen beim Beginn des Bremsvorganges. Selbst wenn man da besagte Beträge der Schwankungen aufsummiert ist das nix im Gegensatz zur über ~5sek konstanten Bremslast oder gar zum Anfangsstoß.

Ansonsten ist die konstante Beschleunigung während der Fahrt eben nicht existent. Die Beschleunigung in Fahrrichtung ist irgend ne Funktion mit vielen Buckeln auf die das Laufradgewicht auch nicht viel Einfluss hat. Da sorgt der Energieerhaltungssatz für ausgleichende Gerechtigkeit. Für den Biologen oder Sporttherapeuten wäre an der Stelle vielleicht noch interessant, in wie weit es den Muskeln hilft, wenn der gebotene Widerstand bei maximaler Leistung geringer oder höher ist.
Zusätzlich zur Beschleunigung in Fahrrichtung kommt seitliche Beschleunigung hinzu (Stichwort gyroskopischer Effekt) und allerlei undefinierte Bewegungen in alle Richtungen die Reflexartig vom menschlichem Körper immer ausgeglichen werden. Da sich das Fahrrad bei solchen Stößen immer um irgend einen Punkt drehen muss, sollte man da auch betrachten, dass die Laufräder die Objekte mit dem größtem Hebel sind.

Hinzu kommt, dass die Leistung im Fahrbetrieb wieder um einiges kleiner ist, als beim Bremsen *. Die kleinen Beschleunigungen in alle Richtungen sind somit langsam in der gleichen Größenordnung zu finden und da man normal ja wesentlich länger fährt als ein Bremsvorgang lang ist haben die kleinen Zustandsänderungen sich auf zu summieren.

Ohne genaue Werte wollte ich also die Rechnung nicht auf eine Punktmasse reduzieren wollen. Die benötigte Leistung beim Fahren ist ja leider nicht nur für Reibung, Beschleunigung begrenzt. Der Radfahrer an sich sitzt ja eben nicht steif auf dem Rad sondern hat sehr sehr sehr viel zu tun um das System zu steuern. Radfahren ist wie Laufen ein Vorgang den jedes Kind nahezu in Perfektion beherrscht aber Forscher sehen es nach wie vor als Herrausvorderung die Grundlagen dieser technisch um zu setzen.

So wenn du es jetzt nicht verstehst wie ich es meine tut es mir leid, meine Vermögen meine Gedanken zu umschreiben (ohne Zettel, Stift und dickem Buch) sind erschöpft

Betrachtung Rollwiderstand & Co kommen noch dazu. Da lässt sich auch ne ganze Menge optimieren. Wobei Wenig Rollwiderstand durch wenig Dämpfung im Reifen * mitunter auch wieder kontraproduktiv ist wenn die viel beschworen Dämpfung des Reifens nahezu wegfällt bzw. der Reifen * anfängt zu hoppeln (Beine, Rücken, Arme müssen den Spaß wieder abfangen und saugen Leistung die im Vortrieb besser angelegt wäre)

 

[Jetpilot]

wechselnde Belastung einbringt ist gegenüber der sehr großen Bremskraft die als halbwegs linear angenommen wird erbärmlich klein

ganz sicher nicht. Vorallem weil niemand konstant große Bremskräfte erzeugt (ich weiß ja nicht wie du fährst, aber ich bremse immer anders, vorallen wenn ich nach größeren Sprüngen voll in die eisen gehe und da bremswellen sind, wird sehr oft ein Übergang zwischen haft und gleitreibung zwischen Boden und reifen * stattfinden, manchmal wird der reifen * sogar bodenkontakt verlieren und dann blockiert wieder aufkommen. Dadurch hast du dann sehr große differenzen von 0-watweißich.

irgend ne Funktion mit vielen Buckeln

Wenn man mal ein gps mit hoher messdichte und genauigkeit hätte, könnte man versuchen das anständig zu modellieren und dann auch mal mit konkreten werten aus der Praxis zu rechnen. mal sehen, vielleicht mach ich das mal im sommer bei genug langeweile...

Stichwort gyroskopischer Effekt

welcher auch wieder bei den Dimensionen in denen wir uns bewegen relativ gering ist.

So wenn du es jetzt nicht verstehst wie ich es meine tut es mir leid, meine Vermögen meine Gedanken zu umschreiben (ohne Zettel, Stift und dickem Buch) sind erschöpft

ich versteh es schon, aber wir reden aneinander vorbei.

meine aussage lässt sich im grunde darauf reduzieren:

es wird immer behaptet, eine einzelbeschleunigung sei nicht mit der summe der ganzen einzelbeschleunigungen gleichzusetzen.
Das aber ist falsch. Wenn ich ein verhältnis aus zwei einzelbeschleunigungen errechne (einmal mit großer und einmal mit kleiner Masse) und daraufhin dasselbe mit einer summe aus unendlich vielen Beschleunigungen mache, erhalte ich immer denselben Limes einer absolut konvergenten reihe, denn die einzelbeschleunigungen sind teil der reihe und konvergieren deshalb auch.
Und genau darüber diskutieren wir die ganze zeit und nun zu versuchen das ganze durch eine unzahl an kaum messbaren Parametern (wie irgentwelcher Muskulären wirkungsgrade o.Ä) scheinbar unmöglich aussehen zu lassen ist da nicht besonders hilfreich.

Wenn ich nen denkfehler gemacht habe, nur zu...

 

[coastalwolf]

Ich hab mal ne Berechnung gemacht. Berechnet wird immer die Gesamtenergie (rotatorisch + translatorisch), die bei einer Beschleunigung von 30 km/h auf 40 km/h benötigt wird.
Nochmal: Es geht hier nur um die rein physikalische Berechnung der Energie. Was Spurtreue usw. anbelangt sind natürlich andere Kräfte und Momente am Werke. Diese sind zwar "spürbar", ob Sie aber auf die benötigte Energie zum Beschleunigen maßgelichen Einfluss haben ist schwer zu sagen....

Fall 1:
Fahrer: 75 kg
Rad: 7 kg
Laufräder: 2 kg
Gesamtmasse: 84 kg
Gesamtenergiebedarf: 2318 J

Fall 2:
Fahrer: 75 kg
Rad: 8 kg
Laufräder: 1 kg
Gesamtmasse: 84 kg
Gesamtenergiebedarf: 2293 J

Fall 3:
Fahrer: 70 kg
Rad: 8 kg
Laufräder: 2 kg
Gesamtmasse: 80 kg
Gesamtenergiebedarf: 2210 J


Man sieht also, dass im Fall 1 und 2 die Gesamtmasse identisch ist. Eine reine Reduktion der rotierenden Masse um 50 % bringt hier eine Energieeinsparung von ca. 1 %.
Im 3. Fall fährt der Proband mit dem schwereren Rad und mit doppelt so schweren Laufrädern (also worst case). Er wiegt aber anstatt 75 kg nur 70 kg. Dabei verringert sich die Gesamtmasse um 4 kg und sein Energiebedarf um fast 5 %!

FAZIT: Die Gesamtmasse des Systems ist entscheidend! Dies spricht ja nicht gegen leichte Laufräder - ich hab auch welche. Aber an anderer Stelle ist sicher ebenso viel, wenn nicht noch mehr Potential....


Gruß
albertas

post #163 lesen.

Sicherlich ist post #163 für die Realität relevant. Aber trotzdem sehe ich es ähnlich wie albertas. Vielleicht dazu mal ein einfaches praktisches Beispiel. Beschleunigt euer Hinterrad im Montageständer * mal so richtig durch. Sagen wir mal in den Bereich zw. 20-30 km/h. Und jetzt haltet die Hand dran. Wenn ihr kräftig zupackt, steht das Rad ziemlich schnell.
Jetzt stellt Euch vor euer Kumpel samt Rad fährt mit 30 km/h auf Euch zu und ihr sollt in Anhalten. Ich bin mir ziemlich sicher, dass das ziemlich anspruchsvoll wird
Soviel also zum Anteil der Rotationsenergie an der kinetischen Gesamtenergie im System Laufrad/Fahrrad/Fahrer.

 

[Piktogramm]

Ok Nachtrag korrigiert den Mist hier glaub wieder^^

Wieso ham wir jetzt auch noch Bremsvorgänge zu betrachten.
Wenn du Bremswellen hast und solche Späße, dann betrachtet man sowas Anfangsstoß/Überschwingen und fertig. Was da bei einzelnen Bremsungen genau an Leistung umgesetzt wird interessiert schlussendlich auch nicht, das System Bremse sollte so oder so reichlich überdimensioniert sein.
Mit dem GPS kannst du da nicht viel erreichen. Die Genauigkeit die du da mit zivilen Mitteln erreichst ist viel zu gering. Auch könntest du da nur über sehr simple Modelle rückrechnen wobei es ja mehr oder weniger draum geht die Übertragbarkeit solcher Modelle zu analysieren. Wäre ein sinnloses unterfangen wie ich finde.

Klar ist der gyroskopischer Effekt äußerst gering aber nicht vernachlässigbar für die Fahrdynamik eines Fahrrades, reicht er doch um bei gewissen Geschwindigkeiten ohne Zutun des Fahrers das System im Gleichgewicht zu halten.

Der einzelne Vorgang ist nichtig. Die Summe aller Vorgänge ist aber deutlich spürbar!
Was deine Ausführung zu den Reihen richtig verstehe, dann gehst du von einem bestimmten Verhältnis der Summe kleiner Einzelbeschleunigungen zu der "großen Beschleunigung" aus. Wenn man also die Menge der Einzelbeschleunigungen im Modell auf eine hinreichende Anzahl anhebt (bei konstaner Anzahl großer Beschleunigungen) kommt man auf extrem abweichende Werte.
Ohne Messung hats da trotzdem keine gescheiten Werte als Grundlage

Was die Muskeln angeht, das sind die Dinger um die es schlussendlich geht. Um den Wirkunsgrad der Muskeln um wenige Prozent an zu heben treiben die Profis allerlei Schindluder. Aber lassmer das raus. Da begebe ich mich eh aufs Glatteis

Nachtrag: Ok jetzt habe ich was du meinst. Ja deine mathematischen Ausführungen stimmen wenn man die Beschleunigung in eine Richtung betrachtet. Ich gehe die ganze Zeit auch davon aus. Dass die Räder als ungefederte Masse mit langem Hebel ebenso einen Einfluss haben und div. Beschleunigungen in verschiedenen Richtungen.

Ansonsten, nicht das ich falsch verstanden werde. Leichtere Laufräder bringen nur ein eine geringe Verbesserung im einstelligem Prozentbereich. Aber es ist durchaus merklich wenn der Abstand der Laufradgewichte groß genug ist. Es macht mit nem Satz leichterer Laufräder (inkl Reifen * & Co!) schon mehr Spaß durch die Gegend zu fahren. Zumindest ich bilde mir ein da nen neutrale Empfindung gehabt zu haben als ich mich über meinen leichteren laufradsatz gefreut habe

 

[Jetpilot]

Wieso ham wir jetzt auch noch Bremsvorgänge zu betrachten.

War nur ne analogie, is aber auch egal

Die Genauigkeit die du da mit zivilen Mitteln erreichst ist viel zu gering.

Ich weiß, war der versuch das ganze etwas aufzulockern...

vernachlässigbar für die Fahrdynamik eines Fahrrades, reicht er doch um bei gewissen Geschwindigkeiten ohne Zutun des Fahrers das System im Gleichgewicht zu halten.

Aber nur unter idealen bedingungen, wie bei freihändig fahren auf der straße. Die kräfte sind anteilsmäßig so gering, dass sie im Gelände praktisch keine rolle für die fahrstabiliät spielen.

Was deine Ausführung zu den Reihen richtig verstehe, dann gehst du von einem bestimmten Verhältnis der Summe kleiner Einzelbeschleunigungen zu der "großen Beschleunigung" aus.

Die reihe besteht aus der Summe der aller Verhältnisse, bei denen paarweise alles gleich ist, bis auf die masse (modellhaft: zwei identische Messreihen mit beliebigen einzelbeschleunigungen).
Die anzahl der additionen wird dadurch aufgehoben, dass du immer wertepaare hast, die anderen parameter kürzen sich eh weg (alle SI einheiten) was übrig bleibt ist das massenverhältnis und das ist immer gleich.

 

[kosh_hh]

ob es Leute gibt, die mit dem Biken wieder aufhören, nachdem die sich die letzten beiden Seiten hier durchgelesen haben?

ich habe mir gerade einen neuen Laufradsatz gegönnt und schildere mal kurz meine Eindrücke (die durchaus auf Einbildung beruhen können):

alter Laufradsatz = 2380 gramm - neuer Laufradsatz 1670 gramm

Reifen *, Schläuche *, Kassette und Bremsscheiben sind gleich geblieben

Das Rad fühlt sich viel agiler an - besonders in Kurven. Kurze Gegenanstiege gehen wesentlich leichter. Bei meinem alten Laufradsatz war ich völlig aus der Puste und musste erstmal kurz auf den Sattel * - mit dem neuen Laufradsatz kann ich weiter pedalieren. Insgesamt bin ich flotter unterwegs. Meine Freundin, die vorher mit gleicher Geschwindigkeit fuhr, mosert hinter mir rum, weil sie nicht mehr mitkommt (bzw. sie fährt vor lauter Einbildung langsamer).

Steile Anstiege sind mit dem neuen Laufradsatz natürlich immer noch anstrengend - am Ende der Tour habe ich aber doch noch mehr Reserven als vorher.

Meiner Meinung nach hat sich der leichtere Laufradsatz sehr gelohnt. Auch wenn es nur das geile Gefühl der Einbildung ist.

Frohe Weihnachten.

 

[Jetpilot]

Auch erstmal frohe weihnachten.

Du hast nicht verstanden was ich sagen wollte:
Wenn du die Masse reduzierst ist es (fast) egal wo du das tust. Anstatt die 710g an den laufrädern zu sparen hättest du sie auch anderswo sparen können und würdest annähernd den gleichen unterschied spüren, zumindest in den größenordnungen in denen wir uns bewegen.

Es ist ja nicht so, das ich sage, es würde nichts bringen...

 

[flyingscot]

Wie hast du das berchnet? Ist das das verhältnis aus der (Erot/Masse)(Etrans/Masse) oder andersrum oder wie?

So:
Zusatzmasse: m
Geschwindigkeit: v

Bewegungsenergie der Zusatzmasse bei rein translatorischer Bewegung (am Rahmen):
E1=1/2 * m * v^2

Bewegungsenergie der Zusatzmasse bei translatorischer und rotatorischer Bewegung (am Reifen *):
E2=E1+1/2*J*omega^2

J=Trägkeitsmoment=m*r^2 (für Massepunkt mit der Entfernung r zur Rotationsachse)
omega=Winkelgeschwindigkeit=2*pi*v/U (U=Umfang des Rades)

Alles zusammen:
E2=E1+2 * m * r^2*v^2*pi^2/U^2

Faktor=E2/E1=(... etwas kürzen...)=1+4*r^2*pi^2/U^2

Für mein Beispiel: r=0.31m (etwa Mitte des Reifens), U=2.1m
-> Faktor=1.86

 

[Jetpilot]

ok, danke

 

[navpp]

Am meisten bringt Massereduktion im Rucksack!

 

[Der Toni]

Am meisten bringt Massereduktion im Rucksack!

nee, am meisten bringt´s am Bauch.

 

[Jetpilot]

und noch mehr bringt noch mehr fahren

 

[motzi800]

Halten wir fest:

Eine austrainierte menschliche Tretmaschine wird auch mit 2kg-Laufrädern ihren konditionell und kräftemässig nur geringfügig unterlegenen Konkurrenten trotz 1300g-ultraleicht-LRS auf die Dauer immer gnadenlos abhängen...

Aber das wussten wir ja schon...

Ja aber wie sieht's aus wenn beide Konkurenten ( Profis) gleich stark sind und einer hat 2 Kilo Räder und der andere die Leichten mir 1300 gr.?
Kommts da nur auf den Tag und die Kopfsache drauf an? Mhm...

 

[navpp]

Profisport und Amateursport vergleichen führt sicher nicht zu einem sinnvollen Ergebnis.

 

[Jetpilot]

@motzi

das hat auch keiner gesagt

 

[motzi800]

Mein Hausverstand sagt mir:
Bergauf ist Leicht immer besser, stellt euch ganz krass vor, Einer fährt mit einer Schwungscheibe Hinten und der andere hat ,von mir aus, mit Helium gefüllte 1000g Räder. Wieviel braucht der Fahre mit der Schwungscheibe Energie zum Beschleunigen und wieweit trägt ihn die in Fahrtgekommene Schwungscheibe dann? Nebenbei ist die Beschleunigung bei einem Rennen sehr wichtig um nicht den Anschluss an die Gruppe zu verlieren, aber darum geht ja nicht direckt.
Zurück zum Hausverstand:
Aufwärts ist leicht immer gut,
Bergab ist stabil immer gut.
Fazit:
Es bräuchte eigentlich für eine gewisse Streckenzusammenstellung den richtigen Laufradsatzt, sprich,
Bei einem Marathon mit langen Aufstiegen und Abfahrten auf Forststrassen isst man mit einem leichten Lrs sicher im Vorteil,
Bei vielen DH Abfahrten eher nicht!
Wie gesagt, das sagt mir mein Hausverstand, wie es dann wissenschaftlich aussieht weiss ich auch nicht.
Grüsse aus Südtirol

 

[navpp]

Um auch mal ein Statement abzugeben: Ich empfinde leichte, gut rollende Räder als höchst angenehm - ein leichtes Rad fühlt sich einfach besser an als ein schweres. Geht natürlich auch besser nach oben. Die Vorteile von leichten Laufrädern seh ich auch eher in besserem Handling und schnellerem Ansprechverhalten der Federelemente als im Einsparen von Leistung. Trügerisch ist, dass jeder schon mal leichte Reifen * montiert hatte und die einfach besser liefen als die "Schweren, pannensicheren Dinger" die man sonst meistens drauf hat. In der Regel sind die leichten Reifen * aber einfach auf ein gutes Rollverhalten hin ausgelegt und fälschlicherweise interpretiert man das schnell als Vorteil des geringen Gewichts. Seis drum. Ich versteh jeden der einen Sinn für Technik-Ästhetik hat. Funktionelles Design bei minimal möglicher Masse, das spricht mich an. Schön ist was gut funktioniert. Wer aber glaubt, durch eine einzige hochwertige Komponente in einem Gesamtsystem irgendetwas zu erreichen der irrt und ist irgendwie auch selbst schuld. In-sich-stimmig heißt meiner Meinung nach die Zauberformel, dann erhält man auch etwas das mehr sein kann als die Summe seiner Teile!