Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

[Jan Itor]

Wie ist das eigentlich am Berg, braucht man umso weniger Körner je schneller man drüber ist?

Wenn ich mit dem Fahrrad am Berg auf der Stelle stehen bleiben will, dann muss ich ja, um nicht rückwärts zu rollen, der Hangabtriebskraft permanent entgegenwirken. Bringe ich jetzt zusätzliche Leistung, dann bewege ich mich vorwärts. Also ist die Hangabtriebskraft doch eine Kraft, die umso länger überwunden werden muß je länger ich für einen Berg brauche.

Ist Höhenmeter also nicht gleich Höhenmeter, sondern hat derjenige, der sagen wir mal ne Stunde für Hügel X braucht deutlich mehr Leistung aufbringen müssen, als derjenige, der es in ner halben Stunde schafft?

Wenn der Glykogenspeicher also keinen limitierenden Faktor darstellt, ist dann bergauffahren im Bereich der aerob-anaeroben Schwelle optimal?





Mist, ist im falschen Forum gelandet, sorry. Bitte nach "Fitness und Training" verschieben.

 

[saschkell]

AW: Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

Moin,

der Fred wird bestimmt witzig - schon mal Danke für die Frage!!!

Bevor ich Deine Frage gelesen habe, hätte ich gedacht, dass das physikalisch Sch...egal ist, denn die potentielle Energie baue ich ja rein durch die überwundenen Höhenmeter auf. Die zusätzliche Energie (physikalisch gesporchen), die Du oben dann hast, ist also in jedem Fall gleich. Dann habe ich aus Schulzeiten noch was im Kopf, dass Leistung gleich Arbeit mal Zeit ist - und da die effektive Leistug ja gleich ist, braucht mann mehr Arbeit, um schnell den berg hochzufahren, oder?

Aber ich lass jetzt mal die Experten ran....

gruß, Sascha

 

[Kolja]

AW: Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

Naja, mit einfacher Physik kommt hier sicherlich nicht weiter...
oder warum ist es anstrengend, am gestreckten Arm einen 10l-Eimer mit Wasser zu halten, obwohl man dabei keinerlei Arbeit verrichtet und somit auch keine Leistung erbringt?

 

[Jan Itor]

AW: Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

Es geht ja gerade darum, dass die effektive Leistung nicht die gleiche ist. Mehr Watt muss man natürlich treten, wenn man schneller sein will.

Die These ist, dass der Schleicher mehr kw/h leisten muss um den Gipfel zu erreichen. Das überwinden der Hangabtriebskraft bewirkt dabei keinen Energieaufbau, der bergab verblasen werden kann, sondern resultiert alleine in Körperwärme, die an die Umwelt abgegeben wird.

 

[GulliDeckelHüpfer]

AW: Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

Also du verwechselst da was.
Die Bergzicke und die Bergschnecke besitzen, bei identischem Gewicht, oben auf dem Gipfel die gleiche potentielle Energie E, bzw. Arbeit W.

E = m * g * h

Den Arbeit oder Energie ist nämlich nicht zeitabhängig, dafür leistet aber die Bergzicke mehr als die Bergschnecke. Den die Leistung P ist abhängig von der Zeit die vergeht.

P = W / t

Die physikalisch verwendeten Begriffe weichen eben zur Umgangssprache ab.

Ich lass mal sachen wie Reibung und Luftwiderstand aussen vor.

 

[Fred_O]

AW: Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

Ich lass mal sachen wie Reibung und Luftwiderstand aussen vor.

Solltest du aber nicht.
Vor allem der Luftwiderstand wird glaub ich um die 4. Potenz größer wenn die Geschwindigkeit verdoppelt wird.

Das geschieht ja, wenn ich doppelt so schnell den Berg hochfahre. Ich habe also noch mehr Leistung zu erbringen.

 

[GulliDeckelHüpfer]

AW: Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

Solltest du aber nicht.
Vor allem der Luftwiderstand wird glaub ich um die 4. Potenz größer wenn die Geschwindigkeit verdoppelt wird.

Das geschieht ja, wenn ich doppelt so schnell den Berg hochfahre. Ich habe also noch mehr Leistung zu erbringen.

du meinst wohl eher um den faktor 4. den der luftwiderstand geht quadratisch ein. 4er potenz wäre schon etwas extrem.

aber die einfache rechnung zeigt doch schon das der schnellere mehr leistung erbringt als der langsame.

 

[Jan Itor]

AW: Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

Lassen wir Luftwiderstand und Reibung einfach mal außen vor, auch wenn das in der Praxis relevant ist.

Es geht um die Auswirkungen der Hangabtriebskraft! :dope:

 

[zielscheibe]

AW: Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

Es geht ja gerade darum, dass die effektive Leistung nicht die gleiche ist. Mehr Watt muss man natürlich treten, wenn man schneller sein will.

Die These ist, dass der Schleicher mehr kw/h leisten muss um den Gipfel zu erreichen. Das überwinden der Hangabtriebskraft bewirkt dabei keinen Energieaufbau, der bergab verblasen werden kann, sondern resultiert alleine in Körperwärme, die an die Umwelt abgegeben wird.

Die verrichtete Arbeit ist beim Weglassen der dissipativen Größen (Luft/Roll-reibung) gleich (W=F x s).

Beispiel:
Fahrer+Rad 85kg, der Berg hat 500 Höhenmeter.
W = 850N x 500m = 425KJ

Der Fahrer braucht für den Berg 20min bei Höchstleistung und 40min im GA1-Mode.
Betrag bei Höchstleitung:
P = dW/dt = 425kJ/30min = 354,2 W/h
Betrag bei GA Training
P = dW/dt = 425kJ/40min = 177,1 W/h

Wenn man die Reibung mit hinzurechnet wird die verrichtete Arbeit/Leistung des schneller fahrenden Fahrers größer sein, als bei seinem Bummel-Pendant.

 

[ghostrider]

AW: Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

Lassen wir Luftwiderstand und Reibung einfach mal außen vor, auch wenn das in der Praxis relevant ist.

Es geht um die Auswirkungen der Hangabtriebskraft! :dope:

Das hat doch der GDH schon beschrieben. In jedem Fall leistet die Bergzicke mehr, auch wenn sie die gleiche Arbeit verrichtet wie die Schnecke, denn sie tut dies in der kürzeren Zeit. Dazu kommt für sie dann noch der höhere Luftwiderstand und, im Extremfall, stärkerer Schlupf des Antriebsreifens.

Mit anderen Worten: der Schnellere verschießt unterwegs mehr Körner, am Berg wie auf gerader Strecke. An welcher Schwelle er dabei fährt, hängt sicher vom Trainingszustand ab.

Für den Laien messbar wird die ganze Sache beim Auto. Fahr eine Strecke mit 120 und dann nochmal mit 220, miss nach jeder Fahrt den Verbrauch der "Körner".

 

[Jan Itor]

AW: Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

Die verrichtete Arbeit ist beim Weglassen der dissipativen Größen (Luft/Roll-reibung) gleich (W=F x s).

Beispiel:
Fahrer+Rad 85kg, der Berg hat 500 Höhenmeter.
W = 850N x 500m = 425KJ

Der Fahrer braucht für den Berg 20min bei Höchstleistung und 40min im GA1-Mode.
Betrag bei Höchstleitung:
P = dW/dt = 425kJ/30min = 354,2 W/h
Betrag bei GA Training
P = dW/dt = 425kJ/40min = 177,1 W/h

Wenn man die Reibung mit hinzurechnet wird die verrichtete Arbeit/Leistung des schneller fahrenden Fahrers größer sein, als bei seinem Bummel-Pendant.

Demnach muss ich aber keine Kraft aufwenden, wenn ich auf einem Fahrrad an einem Hang auf der Stelle stehen bleiben möchte....und dem ist nicht so, hab´s ausprobiert.

 

[zielscheibe]

AW: Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

Demnach muss ich aber keine Kraft aufwenden, wenn ich auf einem Fahrrad an einem Hang auf der Stelle stehen bleiben möchte....und dem ist nicht so, hab´s ausprobiert.

Wenn du auf der Stelle stehen bleibst verrichtest du aber keine Arbeit. Die Rechnung stimmt schon.

 

[velofan]

AW: Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

Demnach muss ich aber keine Kraft aufwenden, wenn ich auf einem Fahrrad an einem Hang auf der Stelle stehen bleiben möchte....und dem ist nicht so, hab´s ausprobiert.

Das ist genauso, als wenn man dir beim Scheissen das Klo unter dem Arsch wegziehen würde... dann wüsstest du, warum einige selbst dabei ins Schwitzen kommen

Mit dem Berg ist verhält sich genauso... ist nur schwerer wegzuziehen.

 

[Jan Itor]

AW: Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

Wenn du auf der Stelle stehen bleibst verrichtest du aber keine Arbeit. Die Rechnung stimmt schon.

Du meinst also es kostet keine Kraft und ist reine Einbildung........

 

[GulliDeckelHüpfer]

AW: Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

Du meinst also es kostet keine Kraft und ist reine Einbildung........

Nein, das ist wie vorhin von Kolja erwähnt. Obwohl du physikalisch keine Arbeit verrichtest kannst du den Eimer dennoch nicht sehr lange oben halten.
Das hängt mit deinem Körper und vor allem deinen Muskeln zusammen, diese kontrahieren und expandieren sehr schnell während du nun Kraft auf etwas ausübst und dabei "verbrauchen" sie eben auch Energie.

Aber wieviel Energie du nun hiermit verschwendest, das wird nicht einfach, das kannst du wahrscheinlich nur bestimmen indem du beide Fahrer deren Kalorienverbrauch über die Zeit messen tust.

Dennoch ist die Leistung des Fahrers höher, das schneller dort sich nach oben quält, schliesslich wird er wenn er sich richtig verausgabt im Gegensatz zu der Bergschnecke schwere Beine haben. *

*Schnecke und Ziege haben die gleichen körperlichen und konditionellen Vorraussetzungen.

 

[KnobiWahn]

AW: Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

Macht meiner Meinung nach keinen Unterschied, ob langsam oder schnell, da
die Hangabtriebskraft eine Konstante ist. (bleibt gleich ob ich den Berg schnell
oder langsam hochfahr)

 

[Fred_O]

AW: Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

Du meinst also es kostet keine Kraft und ist reine Einbildung........

Es kostet Kraft, weil du eine Gegenkraft zur Hangabtriebskraft erzeugen musst.
In diesem Thread gehts vor allem um die korrekte Anwendungen physikalischer Bergriffe.
So verrichtet man Arbeit in Abhängigkeit von einer Strecke.

Leistung hängt jedoch von der Zeit ab, die ich eine gewisse Arbeit verrichte aber auch von der verrichteten Arbeit, also indirekt von der Strecke.

Da hier jedoch die Kräfte im Gleichgewicht sind Hangabtriebskraft = Antriebskraft wird keine Arbeit verrichtet, weil es keine Strecke gibt.

Mit diesen beiden Begriffen kann man also das "Phänomen" nicht erfassen.
Das Problem ist hier auch, dass die Energie die Du aufwenden musst um nicht runterzurollen minimal im Vergleich zu der ist, die Du benötigst um bergauf zu fahren.

Ich hoffe hier sind nicht sooo viele Fehler drin

 

[Jan Itor]

AW: Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

Du hast auf jeden Fall nochmal genau das in Worte gepackt, worauf ich hinaus wollte.

Die Gegenkraft ist konstant, und genau deshalb macht es doch einen Unterschied, ob ich 30 Minuten oder eine Stunde brauche, weil ich die Gegenkraft über den gesamten Zeitraum erbringen muß. Wenn wir das jetzt mal auf die Zahlen von oben packen und als 50 Watt als notwendige Gegenkraft festlegen:

30 Minuten * 50 Watt + 30 Minuten *354,2 Watt = 202,2 Watt/h
60 Minuten * 50 Watt + 60 Minuten *177,2 Watt = 227,2 Watt/h

 

[velofan]

AW: Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

Du hast auf jeden Fall nochmal genau das in Worte gepackt, worauf ich hinaus wollte.

Die Gegenkraft ist konstant, und genau deshalb macht es doch einen Unterschied, ob ich 30 Minuten oder eine Stunde brauche, weil ich die Gegenkraft über den gesamten Zeitraum erbringen muß. Wenn wir das jetzt mal auf die Zahlen von oben packen und als 50 Watt als notwendige Gegenkraft festlegen:

30 Minuten * 50 Watt + 30 Minuten *354,2 Watt = 202,2 Watt/h
60 Minuten * 50 Watt + 60 Minuten *177,2 Watt = 227,2 Watt/h

Interessante Rechnung :lol:
Kannst du mir mal ganz beiläufig erkären wo deine Watt/h herkommen. Ich dachte das sei eine Gleichung. Da muss links wie rechts gleiche Einheiten benutzt werden.
Watt als eine Einheit für Kraft zu nehmen...hmmm interessant....

 

[saschkell]

AW: Frage an die Physiker - Hangabtriebskraft

Ich habs ja gesagt, wird ein interessanter Thread...

Mir ist inzwischen eingefallen, woran mich die Frage erinnert:
Hatte mal ne Bekannte, die meinte, wenn Sie auf der Autobahn richtig Gas gibt, verbraucht sie weniger Sprit, weil Sie dann ja den Motor früher ausschalten kann. Soviel auch zum Ghostrider mit den Körnern im Tank.

An alle anderen vielen Dank für die Erinnerungen an meinen Physik-LK!

Bin mal gespannt, wann wir hier eine allgemeien akzeptierte physikalische Formel dafür haben, dass es anstrengend ist, schnell bergauf zu fahren:aetsch: