Aufzuwendende Energie beim Fahrradfahren in Abhängigkeit der

michel89 · Anmeldungsdatum: 18.04.2010 Beiträge: 12

Meine Frage:
Hi ihr,

ich hab mal eine frage aus der Praxis :)

Und zwar geht es darum wie viel mehr arbeit (oder energie) aufzubringen ist um zwei rennräder, mit unterschiedlich schweren laufrädern, zu beschleunigen und wie viele arbeit (oder energie) nötig ist sie über eine bestimmte strecke x konstant auf einer geschwindigkeit zu halten (angenommen die strecke ist eben)

Also

Fahrrad 1:
(Schlauchreifenlaufräder)
Gewicht des Laufradsatzes gesamt: 1278g
Gewicht des Schlauchreifens: 230g
Gesamt (beide Laufräder komplett): 1738g

Fahrrad 2:
(Drahtreifenlaufräder)
Gewicht des Laufradsatzes gesamt: 1658g
Mantel+Schlauch pro Reifen: 250g
Gesamt (beide Laufräder komplett): 2158g

Das gewicht des restlichen Fahrrads ist jeweils gleich, sagen wir 7,5kg.
Der Fahrer wiegt ca. 75kg
Die Reibung darf komplett vernachlässigt werden!

Also meine Frage ist quasi, wie viel Watt muss der Fahrer aufbringen um die jeweiligen Fahrräder von 0 auf 40km/h zu beschleunigen? Und wie viel Watt muss aufgebracht werden um die jeweiligen Fahrräder bei 40km/h über 40km zu fahren?

Ich hoffe ihr habt meine Frage verstanden, wäre echt super wenn ihr mir dabei mal helfen würdet weil diese frage beschäftgt mich doch schon seit längeren :)

danke

mfg
michel

Meine Ideen:
Wäre nett wenn ihr ausser der lösung vll. noch grob den rechenweg angeben könntet.

danke

michel89 · Anmeldungsdatum: 18.04.2010 Beiträge: 12

keiner ne idee?

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

die Energie ergibt sich aus 0.5 m*v². das wirsd du ja selber berechnen können.

Um das Fahrrad dann konstant auf geschwindigkeit zu halten ist keine Arbeit mehr nötig da du ja die Reibung vernachlässigen willsd.

Anderfalls schreibst du von Watt. was meinst du nun Energie oder Leistung.

Für die Leistung fehlen zeitangaben (Beschleunigung oder direkt Zeit)

michel89 · Anmeldungsdatum: 18.04.2010 Beiträge: 12

glaub ich meinte dann eher leistung!

naja okay dann vernachlässigen wir mal nicht die reibung, aber sagen sie ist bei beiden rädern gleich!

heißt das dann das wenn die räder in bewegung sind, also auf gleicher geschwindigkeit, gleich viel leistung aufgebrahct werden muss um sie in bewegung zu halten?

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Die Frage ist was meinst du die Reibung ist gleich den Reibwert oder rollwiderstandsbeiwert, oder direkt die Reibkraft ist gleich.

Denn wenn du obiges meinst spielt natürlich die Masse eine Rolle.

ansonsten müssen beide die gleiche Leistung vollbringen.

Jeder Bio organismus oder jeder Motor hat ein Leistungsmaximum.

das ergibt sich aus der Geschwindigkeit und Kraft bzw Drehmoment.

Ist die Geschwindigkeit zu groß zum Beispiel beim treten so fällt dein drehmoment runter weil du dann nicht mehr mit deinen Füssen genug Kraft auf das Pedal bekommst, weil einfach die Bewegung zu schnell ist.
Damit du immer im optimalen Bereich liegst gibt es das getriebe.sprich die Gangschaltung. so hast du auf den Füssen immer optimale Leistungsübertragung, während sich das Rad viel schneller drehen kann.

michel89 · Anmeldungsdatum: 18.04.2010 Beiträge: 12

hm naja ich check etz leider nix, aber es ist alles gleich, ausser das gewicht der laufräder!

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

also wie gesagt für die Leistungsbrechnung ist die Angabe unvollständig.

michel89 · Anmeldungsdatum: 18.04.2010 Beiträge: 12

ja was für genaue daten brauchst du den noch?

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Die Zeit in wieviel sekunden hast du diese 40km/h

michel89 · Anmeldungsdatum: 18.04.2010 Beiträge: 12

dachte das hab ich geschrieben 40km/h über 40km also brauch ich genau 60Minuten

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

ähm ich meinte die Zeit fürs Beschleunigung und nicht wenn er die 40 schon hat und fährt konstant über die strecke, dazu ist reibungsfrei keine Arbeit bzw Leistung notwendig.

Ist das ein Schulbeispiel?

Da ist nämlich einiges Unvollständig die Reifen haben neben translatorischer Energie auch Rotationsenergie für das benötigt man das Massenträgheitsmoment und somit den Radius der Reifen.

wozu benötigst du das=?

michel89 · Anmeldungsdatum: 18.04.2010 Beiträge: 12

nein benötige das eher privat, bin triathlet und steh vor dem kauf neuer laufräder und nun wollte ich mal den unterschied bei den laufrädern von schlauch zu drahtreifen wissen

naja sagen wir zum beschleunigen braucht er 30sekunden

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

In der Richtung solltest du aber unbedingt den rollwiderstand berücksichtigen.
Die Drahtreifen werden aufjedenfall weniger Rollwiderstand haben, da sie sich weniger verformen im Auflagepunkt, Du hast zwar ein bisschen mehr an Masse aber trotzdem, weniger Rollwiderstand als mit den Schlauchreifen.
Allerdings wird dein Hintern dann etwas mehr gefoltert, weil die klarerweise dann weniger dämpfen, sehr unkomfortabel.

Für das ganze benötigst du unbedingt die Rollwiderstandswerte..
Alles andere macht keinen Sinn.

Ohne Reibung kommst du natürlich zu dem Resultat das der Drahtreifen mehr Leistung und Energie kostet weil das fahrrad dann schwerer ist.

Aber das ist alles weit weg von der Realität, da spielen mehr faktoren mit.

Da hör dich mal lieber in einem Radsport forum um mit leuten die bereits die unterschiede getestet haben.

http://www.smolik-velotech.de/technik/index.htm

da kannsd du einiges lesen auch den unterschied zwischen schlauchreifen und drahtreifen.

Ich glaub aber das der Schlauchreifen im ganzen besser ist. weil du ja dann wahrscheinlich doch einige kilometer am Rad sitzt und am nächsten Tag ja noch ohne zu schreien auf der Couch sitzen willsd.

michel89 · Anmeldungsdatum: 18.04.2010 Beiträge: 12

also rollwiederstände sind mittlerweile nahezu gleich. und komfortfaktor is bei triathlonrädern absolut unwichtig!

aber kann man keinen fiktiven wert für den rollwiederstand annehmen und dann den prozentualen unterschied berechnen?

wollte halt ma konkrete physikalische fakten und nicht subjektive empfindungen

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

michel89 · Anmeldungsdatum: 18.04.2010 Beiträge: 12

naja ausprobieren is schwierig, den wenn man jetzt 30sekunden schneller war mit den einen laufrädern, liegt das dann wirklich an den laufrädern oder stand nur der wind günstiger oder war ich einfach besser drauf, also das is schwer nachzuvollziehen

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

michel89 · Anmeldungsdatum: 18.04.2010 Beiträge: 12

also ist es so das bei gleicher reibung, gleichen luftwiderstand und so auf einer genau flachen ebene, das da wenn die laufräder in schwung sind keine unterschied der leistung ist?

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

ja so ist es.

vielleicht könnte man auch noch berücksichtigen, das wenn zum Beispiel die Strecke bergab geht also nur wenig bergauf, vielleicht doch die schweren Räder besser wären, weil hier sich dann die Schwerkraft besser gegen den Luftwiderstand durchsetzt. sprich die Luftwiderstandskraft bleibt fast gleich während die Schwerkraft größer wird, so beschleunigst du im Endeffekt, besser, mit hilfe der Schwerkraft.

Siehe Rodeln da zählt die Masse.

michel89 · Anmeldungsdatum: 18.04.2010 Beiträge: 12

ja gut das hab ich sowieso nicht verstanden, hab in der schule gelernt das zwei gleichegroße kugeln unterschiedelicher masse gleichschnell fallen / beschleunigen, weil sich ja die masse in der formel glaub ich rauskürzt, aber warum is das in der realität nicht so, nur wegen den luftwiderstand?

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Ganz einfach nehm ma mal eine Kugel aus blei mit der Masse 1kg und eine Hohkugel aus Plastik auch mit 1kg.

Nun wird ja einleuchtend sein das eine Hohlkugel aus Plastik um etliches mehr an Volumen haben muß als die Vollkugel aus blei.

Das verdrängte Luftvolumen richtet sich aber nur nach der Größe also Frontfläche der Kugel aber nicht nach deren Masse, was klar ist oder. und natürlich die relative Geschwindigkeit.

Wen ein Auto durch einen Tunnel passen soll ist es doch auch egal wie schwer es ist hauptsache seine Abmessungen der projektiven Frontfläche passen in den Tunnel.

Daher wird klarerweise die Hohlkugel eine größere Luftwiderstandskraft erfahren als die Bleikugel.

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Oder du sitzt auf einer Rodel und erfährst durch deine Frontfläche einen gewissen Luftwiderstand bei einer gewissen momentan Geschwindigkeit.

Fährst bergab unter den winkel alpha. deine Masse M

1)

1)

Nun setzt sich da ottfried fischer mit der fünfachen Masse von dir genau hinter dich und zwar so das er deine Frontfläche nicht vergrößert.
wir schneiden in also in passende Scheiben und haben dann die 6 fache Masse mit der selben Frontfläche.

Bei der gleichen Geschwindigkeit ergibt sich Fres und ares wie folgt..

2)

2)

Betrachten wir nun beide Formeln so zeigt sich -

1)

2)

anhand des ersten Terms g * sin \alpha das von dir behauptete alle Körper fallen gleich schnell bzw beschleunigen gleichschnell.

Im 2 Term zeigt sich jedoch das die Masse auf diesen Minus term eine auswirkung hat und zwar je größer die Masse umso geringer wird der Luftwiderstands minus term.

das gilt natürlich nur wenn du die Frontfläche nicht vergrößerst-.