Bedeutung von Laufrädern (Gewicht)?

[Sonnengott]

... Betrachtung der Gesamtenergie E_ges = 1/2mv^2 + 1/2Jw^2...

Genau. Setzt man hier dann noch w = v/r (mit r dem Radius des Laufrades) ein, ergibt sich

E_ges = 1/2(m+J/r^2)v^2.

Das bedeutet: Bei gleicher Änderung der Bewegungsenergie (durch Aufwendung seitens des Fahrers oder umgekehrt Abbremsen durch Luftwiderstand) ist die Änderung in der Geschwindigkeit umgekehrt proportional zum Unterschied des Wertes in der Klammer. Bei leichteren Laufrädern (sagen wir mal, 500g leichter) ändert sich die Gesamtmasse um genau diese 500g. Der Wert J/r^2 wird sich aber um weniger als 500g ändern, da die "fehlende" Masse nicht alle am äußersten Rand des Laufrades platziert ist (die Berechnung ändert sich natürlich, wenn das leichtere Laufrad wider Erwarten eine deutlich schwerere Nabe und dafür extrem viel leichtere Felgen hat - aber solche unrealistischen Beispiele lassen wir mal beiseite). Insofern ist der Satz
"Ein gutes Laufrad punktet zuerst mit seiner Aerodynamik, dann mit seinem absoluten Gewicht und erst dann mit seinem Trägheitsmoment."
in der Teilaussage "absolutes Gewicht ist wichtiger als Trägheitsmoment" auf jeden Fall korrekt.

Im oben genannten Beispiel von 500g leichteren Laufrädern wird der Wert in der Klammer um weniger als 2% kleiner (vorausgesetzt, Fahrer und Rad wiegen zusammen mindestens 50kg ), die Geschwindkeit kann also nicht um mehr als den Faktor sqrt[1.02] < 1.01 schneller steigen oder fallen als bei schwereren Laufrädern. Dabei ist der höhere Energieverlust durch den Luftwiderstand bei höherer Geschwindigkeit noch nicht einmal mit einbezogen, dieser macht den Unterschied noch geringer. Mehr als 10% Geschwindigkeitszuwachs durch leichtere Laufräder hat auf jeden Fall nichts mehr mit dem physikalischen Einfluss der Laufräder zu tun.

Klausurschema seit 500 Jahren: alles mit Punktzahl kleiner 50% 5, alles unter 25% 6!!!
Wenn man aber Punkte für das Richtigschreiben des eigenen Namens und der Matrikelnummer vergibt,
kann man es auf diese Weise natürlich zum Bauingenieur bringen, der keine Brücken berechnen kann!

[OT]An welcher Uni gibt es denn die Note 6? Nicht bestanden ist nicht bestanden, warum also noch zwischen 5 und 6 unterscheiden?

Ich würde am liebsten immer Punkte abziehen, wenn Klausuren nicht ordentlich beschriftet sind. Dies scheint einige Studenten immer wieder zu überfordern.[/OT]

 

[usr]

@usr: Beleg deine Berechnung doch mal mit realen Zahlen. Berechene die Geschwindigkeiten zwei Fahrräder bei einer festgelegten zugeführten Energie aus, eins mit leichtem LRS das andere mit schwerem LRS,

Ich habe in der Schule gelernt, Formeln auch ohne konkrete Zahlen einsetzen zu müssen zu verstehen. Offensichtlich im krassen Gegensatz zu gewissen anderen Foristen, die zwar Zahlen einsetzen können aber darüber das Verständnis aus den Augen verlieren.

Wie hättest du deine “festgelegte Energie“ denn gerne zugeführt, eher über längere Zeit verteilt oder doch explosiv? Letzteres wäre nämlich die Methode der Wahl um die maximale Endgeschwindigkeit zu erreichen (bzw in dem Fall: “Anfangsgeschwindigkeit“), denn dann hätte man über den Null-Weg der unendlich kurzen Beschleunigung Null Reibungsverluste (einschließlich Luftwiderstand) und die punktuelle Maximalgeschwindigkeit wäre tatsächlich direkt und ausschließlich von der Trägheit abhängig. Nur leider ist der Verbund Rad/Fahrer weder strukturell noch von der Übertragung her dazu geeignet, die für instantane Beschleunigung notwendigen unendlichen Kräfte zu übertragen, zu überleben oder gar zu leisten.

Bei einem Ausdauersportler, der seine Reisegeschwindigkeit innerhalb von wenigen Sekunden erreicht um sie dann mitunter stundenlang zu halten spielt die Trägheit in der Gesamtenergiebilanz eine geradezu lächerliche Rolle. Da wiegen andere “Nebenwirkungen“ einer höheren Masse schwerer (buchstäblich), wie mehr Walkarbeit, höhere dynamische Verluste bei Bodenunebenheiten oder die Tatsache, dass bergab zurückgewonnene Lageenergie viel weniger Zeit gut macht als sie bergauf beim “einzahlen“ gekostet hat. Das ist aber alles (bis auf die Beschleunigung beim Start und den entsprechend höheren Energieverlust beim abbremsen auf eine gegebene Geschwindigkeit) nur von der Gesamtmasse abhängig, nicht vom Trägheitsmoment bezogen auf irgendwelche Drehachsen.

 

[Pracer]

Bei einem Ausdauersportler, der seine Reisegeschwindigkeit innerhalb von wenigen Sekunden erreicht um sie dann mitunter stundenlang zu halten spielt die Trägheit in der Gesamtenergiebilanz eine geradezu lächerliche Rolle.

Hab mich mal ein wenig dazu gerechnet...dabei war ich allerdings nicht nüchtern. Bei Gepulster Energiezufuhr mit schwankungen von +-20% beträgt der Geschwindigkeitszuwachs gegenüber 35km/h beim schweren Laufrad(+500gr) sagenhafte 0.0002 km/h.
Es ist also erwiesen: die Rechnung ist Hochspekulativ. Wie ich ja schon sagte. Denn mit einem Leichterem LRS tendiert das System auch eher zum eiern, was Energie vernichtet.
Mal sehen ob ich mich dazu aufrappeln kann die Rechnung in ein Pdf zu konvertieren welches dann jeder einsehen kann. An sich will ich ich dann auch mal ne Grafik erstellen ab wann ein Laufrad bei irdischem Luftwiderstand die genannten 3-4km/h reinholt, nur so viel: das Überlebt nur das Fahrrad.(je später der Abend desto lustiger wurde das)

Prinzipiell kann man @USC also schon recht geben, wenn man anführt dass der Bereich extrem spekulativ ist und Physik sowie Mathematik an sich auch keine exakten Wissenschaften sind.
Aber mal ernsthaft: War doch ne schöne Diskussion, dass hier nicht jeder für rein Theoretische ergebnisse zu haben ist war doch einigen schon bei den enlosen Diskussionen um Aerolaufräder klar.

Gruß,

 

[Lagrange]

Dank leichteren Laufrädern von mühsam 35 auf locker 40 hat mir eigentlich schon gereicht

+1
Und dann noch die Autofahrer in der Umgebung fragen, ob ihnen ein schneller(er) Rennradfahrer aufgefallen ist, ja ne klar.
Die Industrie und das Marketing würden sich aber freuen.
Man müsste mal die ganzen Prozente zusammenrechnen, die man spart mit X-Bionic-Oberteilen (!), grösseren Schaltröllchen, Keramiklagern, etc etc.

 

[whitewater]

+1
Und dann noch die Autofahrer in der Umgebung fragen, ob ihnen ein schneller(er) Rennradfahrer aufgefallen ist, ja ne klar.
Die Industrie und das Marketing würden sich aber freuen.
Man müsste mal die ganzen Prozente zusammenrechnen, die man spart mit X-Bionic-Oberteilen (!), grösseren Schaltröllchen, Keramiklagern, etc etc.

Da hängst Du ständig auf der Bremse um nicht die Schallmauer zu durchbrechen

 

[Zerga]

Ich sende es aber trotzdem ab, vielleicht ist es für den einen oder anderen ganz interessant.

Ja. Vielen, vielen Dank! Ich bin als Laienphyikinteressierter nicht in der Lage, die genannten Formeln vollständig zu durchdringen, aber sie vermitteln ein Gefühl, in welche Richtung es geht. Ich habe mich vor Jahren mit großem Spaß durch die Laienphysikbücher von Hawking und Thorne geknabbert:

Es geht doch in der Physik in einem gewissen Rahmen um Klarheit und Einfachheit? Ich weiß grad nicht wo ich es herhabe, aber haben nicht große Physiker unglaublich viel Zeit darauf verwendet, Formeln und Beschreibungen einfacher und verständlicher hinzubekommen? Und gibt es nicht sogar eine Theorie, dass der einfachere Weg zum Ziel dem komplizierten und umständlichen vorzuziehen sei?

 

[alexb]

Also, die Naben hatten dieselben geometrischen Abmessungen, beides Shimano, und Du willst ja wohl hier nicht behaupten, dass ein Gewichtsunterschied von 50g an der Nabe einen größeren Effekt hat, als am Rand des Rades!
Wie ich sehe, hast Du Dir hier noch nicht mal die Mühe gemacht, das ganze Gegenzurechnen, oder mit berechenbaren Fakten zu widerlegen! Im übrigen bringt eine simple Dimensionsanalyse von P=mv +J w an den Tag, dass die Gleichung nicht stimmt:
mv hat die Dimension kgms-1 und Jw die Dimension Kgm2s-1, ich habe also Nm= Nm+
irgendwas Das heißt für leute, die weder rechnen, noch sschreiben können übersetzt:

Anzahl Äpfel= grüne Äpfel +rote Äpfel und Ihr stellt die Gleichung auf: Anzahl Äpfel= grüne Äpfel + Rotkohl
Das weiß jedes Kind, dass Rotkohl kein Apfel ist und nicht zur Anzahl grüner Äpfel hinzuaddiert wird, auch wenn ein roter Apfel und Rotkohl beides essbare Gewächse roter Färbung sind!

Die Gleichung wird stimmig wenn Jw/Dt angesetzt wird. dt muß ungleich null sein Weil ein Bruch mit einem Nenner mit dem Wert 0 nicht definiert ist!

Hier sind ja wohl in den letzten 300 Jahren quer durch die Gesellschaftsschichten die Grundzüge der Mathematik und Physik auf der Strecke geblieben; und was in den Grundschulen an Basiswissen nicht mehr vermittelt wird, weil mittlerweile demokratisch darüber abgestimmt wird, ob 1=1, 1=5, oder der Mittelwert davon ist, hat sich nach dem Fehlerfortpflanzungsgesetz dieser Schwachsinn den Weg bis an die Spitze der Exzelenzuniversitäten gebahnt, wo mittlerweile eine verbindliche Quote über das Bestehen von Klausuren existiert!

Gehts noch???

Klausurschema seit 500 Jahren: alles mit Punktzahl kleiner 50% 5, alles unter 25% 6!!!
Wenn man aber Punkte für das Richtigschreiben des eigenen Namens und der Matrikelnummer vergibt,
kann man es auf diese Weise natürlich zum Bauingenieur bringen, der keine Brücken berechnen kann!

Sag mal, was haben sie Dir denn ins Frühstück? Du solltest erstmal verstehen was andere schreiben, bevor Du sie so angehst. Es geht bei unterschiedlichen Naben doch nicht ums Gewicht sondern unterschiedliche Reibung und Losbrechmoment (habe ich aber auch geschrieben). Deshalb kann man so eine Messung nur mit ein und dem selben Rad machen und da bissl mit Gewicht rumspielen. Nichtsdestotrotz ist auch fraglich, was Dein Versuch aussagt, da Du die eingeleiteten Energie anscheinend nur gering höher ist, als die Verluste. Im Normalbetrieb sind die Verluste im Laufrad zur Gesamtleistung aber sehr klein und wenn diese kleinen Laufradverluste dann ein wenig differieren sieht das Ergebnis schon ganz anders aus. Bei Deinem durchgeführten Versuch spielt nämlich das Losbrechmoment eine große Rolle, im normalen Betrieb hat man das aber nicht. Wir betrachten ja nicht die Beschleunigung aus dem Stand, oder?

 

[406heijn]

War ja mal wieder hoch Spannend hier, der Abend verging wie im Fluge. Danke dafür.
Formeln, Herleitungen, Thesen und deren Widerlegung, echt großes Kino.

Um es mal ein wenig Lustiger zu machen, was passiert wenn ich kleinere Räder nehme (der Einfachheit halber mit gleichem Gewicht)?
Werde ich dann schneller?

Natürlich vorne und hinten gleich groß, damit keiner kommt und behauptet wenn ich vorne ein kleines Rad hätte würde ich ja nur bergabfahren.

 

[Pracer]

Um es mal ein wenig Lustiger zu machen, was passiert wenn ich kleinere Räder nehme (der Einfachheit halber mit gleichem Gewicht)?
Werde ich dann schneller?

Ja, gleichschnell wirst du schneller.(wenn du die TF packst.)

Gruß,

 

[usr]

Es geht doch in der Physik in einem gewissen Rahmen um Klarheit und Einfachheit?

Klar und einfach sollen aber auch dabei nur die Grundprinzipien sein. Zu einer Realität zusammengesetzt dürfen sie natürlich trotzdem ein quasi beliebig komplexes ganzes ergeben. Vor allem weil das dann irgendwann vielleicht schon eher Technik ist als Physik und sich Astrophysiker sowieso zu fein sind, über anderes als den luftleeren Raum nachzudenken.

Was einfache Prinzipien angeht ist Software mit dem Prinzip von null und eins ja auch denkbar schlicht dabei, aber bei ausreichend vielen davon bekommt man es plötzlich mit so etwas unvorhersehbarem wie Windows Update zu tun. Und im Krieg und in der Liebe ist man ja sowieso immer wieder überrascht, was bei ausreichend vielen Kombinationen von G, A, T und C so alles herauskommen kann.

 

[Donnergurgler]

....was bei ausreichend vielen Kombinationen von G, A, T und C so alles herauskommen kann.

Zu unseren GATC-"Bits" mal offtopic etwas Besinnliches, auf dass ein bissl weniger verbissen weiter diskutiert werden möge

 

[Zerga]

Klar und einfach sollen aber auch dabei nur die Grundprinzipien sein. Zu einer Realität zusammengesetzt dürfen sie natürlich trotzdem ein quasi beliebig komplexes ganzes ergeben. ...

Komplex versus kompliziert.

 

[usr]

Komplexiert!

 

[KetteRechts.de]

Das allein hätte für eine Disqualifikation in der Disziplin "sachlich geführte Diskussion" ausgereicht.

Das ist in dieser Diskussion der Knackpunkt, der Unterschied zwischen Theorie und Praxis, zwischen Psychologie und Physik. Während die einen in der Theorie feststellen, dass ein schwereres LR sogar besser ist, wenn es denn mal läuft schreiben die Praktiker, dass doch nichts über ein leichtes LR geht. Vielleicht sollte man noch die mentale Komponente in die Formeln einbauen.
Bei allem Formelgeschreibsel spielt letztendlich nur der Kopf und das Vertrauen in seine Kondition eine Rolle und wenn man sich einbildet mit einem Leichtbau schneller den Berg hoch zu kommen dann klappt das auch. Wenn man aber weiss, dass man vermeintlich zu schwere LR fährt scheitert man schon vor dem ersten Meter.
Deswegen, egal wie diese Diskussion formal am Ende ausgeht, ich habe mit diesem nonformalen Statement Recht!

 

[Nplus1]

Bei allem Formelgeschreibsel spielt letztendlich nur der Kopf und das Vertrauen in seine Kondition eine Rolle und wenn man sich einbildet mit einem Leichtbau schneller den Berg hoch zu kommen dann klappt das auch. Wenn man aber weiss, dass man vermeintlich zu schwere LR fährt scheitert man schon vor dem ersten Meter.

Gilt wohl nur für absolute Hobbyletten, (Renn-) Fahrer die sich bisschen mit Training beschäftigen und vllt. sogar mal die Leistung bei Radrennen auswerten (PM), werden wohl feststellen, dass an Tagen mit den besten Laufrädern im Rennen auch nicht mehr Output kommt.

 

[KetteRechts.de]

Wie willst du das wissen? Du vergisst die menschliche Komponente dabei. Die ist in der Leistung immer eine Variable, nie eine Konstante. Minimal schlechtere Leistung + leichte LR bringt uU ein gleiches Ergebnis wie starke Leistung und schwere LR.
Wir reden hier nur über Windkanäle und blanke Theorie! Ein Gutteil der Leistung resultiert aus dem Mentalen und wenn ich einem sage: Hier für den Berg hast du die schnellsten LR der Welt, dann "fühlt" er das auch. Manchmal beflügeln Worte (oder Glauben) mehr als Technik
Aber jetzt wird's offtopic......

 

[Pracer]

[...] spielt letztendlich nur der Kopf und das Vertrauen in seine Kondition eine Rolle und wenn man sich einbildet mit einem Leichtbau[rad] schneller den Berg hoch zu kommen dann klappt das auch.[anm.d.Verf.]

Das bildet man sich ja nicht nur ein. Bisher war die Betrachtung ja auch nur: "200g leichtere Felgen dafür wird der Rest halt 400gr. schwerer." Wenn ich allerdings real ein Leichtbaurad verbaue spare ich ja meist ein wenig mehr als nur die 400gr, und das macht sich bergauf dann schon bemerkbar(gut, ich wiege auch effektiv selbst nix)


Gruß,

 

[funbiker61]

Manchmal beflügeln Worte (oder Glauben) mehr als Technik

Ich finde es auch sehr menschlich, dass fast jeder, der zum ersten mal deutlich leichtere Laufräder als gewohnt fährt, glaubt, sie währen schneller. Mir ging es vor einigen Jahren auch nicht anders. Aber je mehr man seine Leistungswerte genau analysiert und auswertet (und der "Schub" durch die neuen LR lässt ja irgendwann nach, alles neue am Rad macht ja erstmal schnell ) kommt man zu der Erkenntnis, dass "Gewicht" allein betrachtet nicht ausreicht um ein Laufrad zu beurteilen. Je leichter, desto besser, desto schneller. Man kann leichte gute und auch schlechte Laufräder bauen. Und häufig sind es gerade die "Fettsäcke" die über leichte (ungeeignete) Laufräder tunen wollen. Das geht nach hinten los. Sie machen in dem Fall sogar langsamer (können aber eine Zeit lang durchaus mental beflügeln).

 

[Osso]

Natürlich ist das menschlich. Man interpretiert die eigene Beobachtung halt schnell falsch, vor allem wenn da keine objektive Messung hinter steht. Bin jetzt grade mal meine Hausrunde wegen dem Schmodder auf den Straßen mit meinem Tourencrosser und Sammy Slicks gefahren. An der Ampel denkt man das Ding setzt sich ja gar nicht in Bewegung. das prägt dann den subjektiven Eindruck was die Geschwindigkeit betrifft recht stark.
Guckt man auf die Leitungsdaten dann hab ich bei gleicher GEschwindigkeit gegenüber dem RR mutmaßlich so 10 Watt oder rund 5% in MIttel mehr gebraucht. Areodynamik ist ähnlich, Crosser 1,5 kg schwerer. wobei ein Teil auf die Reifen entfällt.
Aber das hat man oft das die Beobachtung täuscht. Hinzu kommt natürlich oft noch dann man ein Vorurteil hat,vor allem wenn man sich teureres Material geleistet hat

 

[usr]

Bei allem Formelgeschreibsel spielt letztendlich nur der Kopf und das Vertrauen in seine Kondition eine Rolle und wenn man sich einbildet mit einem Leichtbau schneller den Berg hoch zu kommen dann klappt das auch. Wenn man aber weiss, dass man vermeintlich zu schwere LR fährt scheitert man schon vor dem ersten Meter.

Es ist schon noch ein wenig mehr als einfach nur Placebo: wenn man Ballast zwischen Felge und Rahmen wechseln würde (also gleiche Gesamtmasse, unterschiedliches Trägheitsmoment), dann würde man bergauf ganz objektiv die unterschiedlich starke Dämpfung der Geschwindigkeitsoszillation wahrnehmen. Und diesen Unterschied subjektiv als vermeintlichen Vorteil für die Variante leichtere Räder empfinden, da man die höhere Beschleunigung während der Tritte viel stärker wahrnimmt als die im Umkehrschluss geringere Verzögerung zwischen den Tritten.

Was ich sagen will: der Placeboeffekt wird durch eine ganz handfeste Sinnestäuschung unterstützt (und in der Praxis hat man, zumindest abseits von UCI6.8, sowieso kein entweder/oder sondern reduziert einfach die Gesamtmasse, womit sich das ganze Thema eigentlich erübrigt)