Bedeutung von Laufrädern (Gewicht)?

[USC]

Physikalisch sind die Zusammenhänge eigentlich ganz einfach, da braucht man auch gar keine Messungen dazu.

Das ganze System, bestehend aus Rad mit Fahrer, wird translatorisch bewegt und zusätzlich wird der Laufradsatz in Rotation versetzt. Bergauf zählt, solange nicht gebremst wird, nur das Gesamtgewicht. Ein leichter Laufradsatz trägt beim Bergauffahren mit um 100g weniger Gewicht genau so zur Vereinfachung bei wie ein um 100g leichterer Rahmen oder 100g weniger Fettpolster beim Fahrer.

Beim Beschleunigen sieht das ganze anders aus. Zum einen muss das Gesamtsystem translatorisch in Bewegung gesetzt werden. Nach Newton widersetzt sich das Gesamtsystem der gewünschten Beschleunigung gemäß F = m*a und hält dagegen. Auch hier gilt: 100g weniger beim Laufradsatz bewirken das gleiche wie beim Rahmen oder Fahrer. Zusätzlich muss aber die Rotation betrachtet werden. Hier ist es das Massenträgheitsmoment des in Rotation zu bringenden Körpers, das ein sich der Beschleunigung entgegengesetzt orientiertes Drehmoment bewirkt: M = J * d_omega_dt. Wie groß ist nun das Massenträgheitsmoment des Laufradsatzes? Die Formel für einen Massenpunkt lautet J = m * r^2. Entscheidend ist also wegen des Quadrats die Masse, die weit vom Drehpunkt entfernt ist. Beim Vergleich zweier Laufradsätze bleibt dann am Ende als wesentlicher Punkt fast nur noch der Gewichtsunterschied zwischen Felge, Schlauch und Reifen übrig. Bei den Speichen wird es so viel nicht sein und über die ganze Länge der Speiche ist der Abstand zum Drehpunkt ja auch deutlich kleiner als bei Felge, Schlauch und Reifen.

Da die Geschwindigkeit des Rades und die Winkelgeschwindigkeit des Laufradsatzes proportional zueinander sind, kann man die translatorische und rotatorische Trägheit gleichermaßen auf die Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung beziehen. Dabei kommt dann für die notwendige Kraft zum Beschleunigen sinngemäß folgendes heraus:
F = (m_gesamtsystem + m_Felge_Reifen_Schlauch) * Beschleunigung
Da die Masse von Felge, Reifen und Schlauch ja in der Masse des Gesamtsystems schon enthalten sind, tritt diese Masse offensichtlich doppelt in Erscheinung.

Dementsprechend kann man zur Aussage kommen: Spare ich am Laufradsatz Gewicht ein, hilft das beim Bergfahren nicht mehr als anderswo am Fahrrad (oder Fahrer). Beim Beschleunigen wirkt sich aber das eingesparte Gewicht an der Felge (+Schlauch+Reifen) doppelt aus. 100g Einsparung an der Felge haben also die gleiche Wirkung wie 200g am Rahmen.

"Doppelte Wirkung" klingt jetzt nach enorm viel, man muss aber die Kirche im Dorf lassen. Angenommen ich habe ein Gesamtgewicht von 80kg und beschleunige mein Rad mit 500W, dann habe ich nach 10s eine Geschwindigkeit von 39,95km/h und eine Wegstrecke von 78,65m hinter mich gebracht. Reduziere ich nun das Gewicht meines Laufradsatzes an der Felge um 200g, dann bin ich nach 10s um 0,1km/h schneller und habe 20cm mehr Wegstrecke hinter mich gebracht. Alles vereinfacht ohne Luftwiderstand gerechnet. Für einen Profi im Rennen vielleicht die entscheidenden 20cm, für einen Hobby-Fahrer völlig irrelevant und kaum bis gar nicht zu spüren.

Hier übrigens ein Thread zum gleichen Thema: http://www.rennrad-news.de/forum/threads/gewicht-des-laufrades.106411/page-2#post-2329957

Endlich mal jemand, der Ahnung von Physik hat
Aber mal so gesehen: Auf einer Strecke von rund 80m im direkten Vergleich zu einem Radsportkollegen beim letzten Antritt vor der heimatlichen Kneipe nen Vorsprung von 20cm zu haben aufgrund von leichteren Felgen, das sind doch schon Welten Wenn die Konkurrenz noch mit schweren Aerofelgen unterwegs ist, dann wird das schon ein halber Meter...

 

[jimmirain]

Das kann ich aus eigener Erfahrung bestätigen. Eine ca. 100 Gramm leichtere Vorderradfelge merkt man wirklich sehr deutlich.
Schwere Felgen, z.B. durch ein höheres Felgenprofil, haben aber auch Vorteile. Sie halten durch das höhere Trägheitsmoment das Tempo besser - freilich erst, wenn man sie erstmal beschleunigt hat. Die ruhigere Lenkung kann man evtl. auch als Vorteil sehen.

kann man das wirklich so sehen? Meiner Meinung nach hat man beim Einlenken bei höherem Tempo (bei dem dies eine Rolle spielen würde) nur einen sehr kleinen Einlenkwinkel, bei geringeren Tempi schon eher.
Hab jetzt auch bei all meinen Laufrädern keinen großen Unterschied beim Einlenken feststellen können. Vielleicht fehlt mir aber auch das Gefühl oder ist der Gewichtsunterschied bei meinen Laufrädern nur marginal!?

 

[Speichennippel]

Ich glaube, ich habe keine Sensoren, um Laufradunterschiede wirklich zu merken. 3 Stück habe ich, selbst verdrahtete mit Nabendynamo, Citec3000 Aero und so billige Shimanos (69€ der Satz)
Irgendwelche Unterschiede beim Fahren kann ich nicht ausmachen. Bin da einfach zu unsensibel.

 

[ShimCampy]

Ich glaube, ich habe keine Sensoren, um Laufradunterschiede wirklich zu merken. 3 Stück habe ich, selbst verdrahtete mit Nabendynamo, Citec3000 Aero und so billige Shimanos (69€ der Satz)
Irgendwelche Unterschiede beim Fahren kann ich nicht ausmachen. Bin da einfach zu unsensibel.

Geht mir genauso. Habe KinlinXR-300 mit 500gr. pro Felge und KinlinXR-200 mit ca. 385gr. pro Felge. Merke da keinen Unterschied beim Einlenken oder generell...
Aber wenn jemand so feinfühlig ist, ist doch schön.

 

[WilliW]

Endlich mal jemand, der Ahnung von Physik hat
Aber mal so gesehen: Auf einer Strecke von rund 80m im direkten Vergleich zu einem Radsportkollegen beim letzten Antritt vor der heimatlichen Kneipe nen Vorsprung von 20cm zu haben aufgrund von leichteren Felgen, das sind doch schon Welten Wenn die Konkurrenz noch mit schweren Aerofelgen unterwegs ist, dann wird das schon ein halber Meter...

Vielen Dank für die Blumen!

 

[feelthesteel]

beim letzten Antritt vor der heimatlichen Kneipe nen Vorsprung von 20cm zu haben

zu vernachlässigen, so schnell schaffst du kein bier für alle zu bestellen

da musst du schon 2km rausfahren, und das schaffst du mit noch so leichten felgen nicht

es sei denn, dein bierdurst (bied) ist riesig, bleibt der aber riesig, denn dann bist du ja schneller, hast du mehr körpermasse (kopm), die in inkongruenz von der biermenge (biem) um ein volumen an körperfett - pyhsikalisch wampe (wmp) - sich manifestiert, so dass sich leichtere laufräder nur lohnen, wenn

bied < biem *2 /pi + wmp

immer noch kleiner ist als die zweite ableitung von

kopm

die ihrerseits ein resultat von

bied + biem + wmp darstellt

 

[TVMBison]

altbekannt http://www.radpanther.de/index.php?id=64
Zitat: "Der Unterschied in der Rotationsenergie zwischen den "besten" und "schlechtesten" Laufrädern im Test beträgt bei 30 km/h also ganze 59 J, die man wieder mit den oben berechneten 2777 J vergleichen muss, also ein Verhältnis von 0,02! Ja, und wer das meint spüren zu können, der merkt auch, wenn ihm ein Haar vom Kopf fällt."

überhaupt sollten übergewichtige fahrer über was anderes nachdenken

 

[jimmirain]

altbekannt http://www.radpanther.de/index.php?id=64
Zitat: "

überhaupt sollten übergewichtige fahrer über was anderes nachdenken

und zwar?

 

[Lieblingsleguan]

und zwar?

Ist doch weltbekannt, dass Fahrer über 70kg Nacktgewicht keine gewichtssenkenden Maßnahmen am Rad durchführen dürfen. Denn für die gilt die Physik eh nicht.

 

[jimmirain]

na dann! Liege 18kg über der Physik

 

[Sparkassendirektor]

...
überhaupt sollten übergewichtige fahrer über was anderes nachdenken

Du kannst auch mal darüber nachdenken, ob es manchmal nicht sinnvoller ist,
einfach die Klappe zu halten.

 

[feelthesteel]

ich bin ein stattliches kerlchen

ich lege wert auf handeingespeichte solide laufräder, ohne wenn und aber, die müssen sein, ohne - oder gerade wegen der physik

aber das ist ja wieder eine philosophie für sich ...

 

[USC]

kann man das wirklich so sehen? Meiner Meinung nach hat man beim Einlenken bei höherem Tempo (bei dem dies eine Rolle spielen würde) nur einen sehr kleinen Einlenkwinkel, bei geringeren Tempi schon eher.
Hab jetzt auch bei all meinen Laufrädern keinen großen Unterschied beim Einlenken feststellen können. Vielleicht fehlt mir aber auch das Gefühl oder ist der Gewichtsunterschied bei meinen Laufrädern nur marginal!?

Also warscheinlich ist der Unterschied wirklich marginal bei deiner Vorderradfalge; ich hab da noch ein Laufrad mit ner 345g VR-Felge und das Teil ist im Vergleich zu normalen Vorderrädern äußerst nervös bei geringen Geschwindigkeiten (Geradeauslauf meine ich hier-die geringere Masse am Außenradius hat logischerweise Auswirkungen auf die Stabilität gegenüber ungewollten Lenkbewegungen). Man gewöhnt sich aber schnell dran, und bei höheren Geschwindigkeiten wird es auch besser. Man merkt den Unterschied extrem, wenn man mal 2 Wochen im Winter mit irgendwas "normalen" unterwegs war, oder gar nicht gefahren ist-dann muß man schon aufpassen. Du kannst den Effekt ganz einfach testen, indem Du mal ein Laufrad mit Reifen und Schlauch mal richtig in Drehung setzt (in der Hand halten das Rad) und dann versuchst das Teil in irgendeine Richtung zu drehen-da wirst Du nen richtigen Widerstand merken. Wenn Du das Gleiche ohne Reifen und Schlauch machst, wirst Du feststellen, dass der Widerstand merklich kleiner geworden ist.
Das Hauptproblem ist wohl, dass die wenigsten die Gelegenheit haben so ein Laufrad in die Finger zu bekommen, wo es deutliche Unterschiede im Felgengewicht gibt. Ich glaube das, weil das leichte Material seit spätestens Mitte der 80iger Jahre vom Markt verschwunden ist. Damit meine ich die leichten Alu Felgen von Mavic, Nisi, Ambrosio, Gipiemme, usw. Als Referenz für leichte Drahtreifenfelgen kann man ne Campa Omega, oder auch die Klassiker Mavic Ma 40 nehmen. Das Zeug war stabil, preiswert und nicht tot zukriegen. Seit Mitte der 90iger ging dann der Trend zu Hochprofilfelgen mit der Atlanta von Campa oder der CXP-30 von Mavic aus Aerodynamischen Gründen. Der Trend wurde mit den Shamallaufrädern von Campa gepusht, die damals auch vom Team Telekom gefahren wurden: O-Ton Olaf Ludwig: "Die Dinger sind schwer und träge, aber ich muß die Sch... fahren, weil der Sponsor das so will" Mittlerweile versucht jeder Hersteller Systemlaufräder an den Mann zu bringen, die sich eigentlich nur noch in der Speichenanzahl unterscheiden. Selbstverständlich kann man die meisten dieser Wunderwerke nicht mehr selbst reparieren, weil man die Speichen nicht kriegt, bzw. wenn bei 18 Loch unterwegs eine wegfliegt und die Nippel innen liegen....
So zurück zur Hauptthese: Die meisten hier kennen nur das "schwere" Material der letzten 15 Jahre, haben keinen Zugriff auf das alte, weil die, die das noch haben das schön aufheben für schlechte Zeiten , und neues leichtes Zeug ist geradezu unbezahlbar, wenn man an die Preisvorstellungen von Tune oder Leightweight denkt ~3000€. Der Gewichtsunterschied zwischen ner Open pro ~450g und ner 35mm hohen Alufelge liegt schon um die 200g und die Ksyrium Felge wiegt genausoviel wie ne Open Pro. Da stellt sich dann die Frage, warum nicht selber einspeichen

 

[USC]

altbekannt http://www.radpanther.de/index.php?id=64
Zitat: "Der Unterschied in der Rotationsenergie zwischen den "besten" und "schlechtesten" Laufrädern im Test beträgt bei 30 km/h also ganze 59 J, die man wieder mit den oben berechneten 2777 J vergleichen muss, also ein Verhältnis von 0,02! Ja, und wer das meint spüren zu können, der merkt auch, wenn ihm ein Haar vom Kopf fällt."

überhaupt sollten übergewichtige fahrer über was anderes nachdenken

Is dann nur merkwürdig, wieso ich mit den leichten Felgen plötzlich mit 40 Sachen unterwegs bin, ohne was zu machen, wo ich vorher bei 35 vom Rad gekippt bin; und jetzt bitte nix von besserem Training: Ich hab die Felgen eingespeicht, den Laufradsatz gewechselt, bin auf's Rad gestiegen und losgefahren. Ergebnis 3km/h schneller, einfach so! Die Dinger sind bergauf, bergab und bei Gegenwind schneller, und ich weiß nicht, warum Ich drück ja den Tacho nie ab, ich lass den einfach durchlaufen, und wenn dann die Durchschnittsgeschwindigkeit von nem Monat oder 2 um 2km/h ansteigt, dann ist das ja wohl deutlich (wobei da auch Stadtverkehr zur Arbeit und zurück mit drin ist). Von daher dürfte ich keine Haare mehr auf'm Kopf haben
Rein rechnerisch stimmt Deine Rechnung, aber vielleicht gibts ja in dem "klassischen" Rechenansatz noch nen gewissen Denkfehler-ich will dem Ganzen ja mal auf den Grund gehen, deshalb hab ich mich ja mal in die Diskussion eingeklinkt.
Mein Denkansatz wäre in etwa folgender: Ich trete mit einer Gewichtskraft, die irgendwie durch mein Körpergewicht limitiert ist auf's Pedal und übertrage über die Kurbelarme ein Drehmoment, mit dem ich die Trägheitskräfte überwinden muß. Soweit so gut, aber ich hab ja keine konstante Krafteinleitung während der Tretbewegung, zumindest bei niedrigen Drehzahlen, die ist dann ja eher punktuell... evtl. liegt da der Vorteil

Aber im Grunde hab ich kein Interesse, dass andere ebenfalls mit leichten Laufrädern rumkurven, dann wär der schöne Materialvorsprung dahin, immerhin konnte ich ja bis vor 3 Monaten die "Konkurrenz" mit Material in Schach halten, was schon auf dem Markt war, als ich noch gar nicht auf der Welt war Da hab ich jetzt wieder 30 Jahre Ruhe, es sei denn die lieben Tour-Tester springen vom Aerodynamik-Trip ab und schwenken wieder um auf Leichtbau (Hat's auch alles schon gegeben Ende der 70iger)

 

[Deleted76301]

@USC

Ich liebe auch die alten Zeiten und das klassische Material.

Aber objektiv betrachtet:

Wer will, kann aber auch noch heute recht leichte und stabile Alufelgen fahren.

BOR, KINLIN, RYDE, AMROSIO auch MAVIC haben z.B. Felgen unter 400 Gramm im Programm.
Teilweise haben sie dabei sogar größere Maulweite und ingesamt größere Breiten, was den Felgen mehr Seitensteifheit bringt.

Und Campa Omega und MA40 sind Felgen über 400 Gramm.


EDIT

Ich baue meine Laufräder liebend gern selbst, aber einen Laufradsatz, der in der Summe die gleichen Eigenschaften zu dem verhältnismäßig kleinen Preis wie die Campa Zonda hat, bekomme ich nicht selbst hin.

Ich wollte mir auch ein aerodynamisches Voderrad aufbauen, habe dann aber im Onlinehandel ein Ultregra 6600 Vorderrad für 60 € bekommen.

EDIT 2

Zu den Mavics Ksyrium habe ich auch ein gespaltenes Verhältnis, zu wenige viel zu steife Speichen bei einer am Hinterrad fragwürdigen Einspeichung (zwar seitensteif aber Probleme bei der Kraftübertragung, da nicht torsionssteif durch Isopulse).

Die Felgenrisse der Ksyriums sind legendär.

Preislich sind die Ksyriums auch zu weit oben angesiedelt.

 

[Flat Eric]

Das mit dem einmal in Schwung gekommene schwereren Rädern , und dann merkt man nichts mehr davon , ist Lötzinn , das ist doch kein Perpetuum Mobile , man braucht ständig mehr Leistung um das ganze in Schwung zu halten .
Das merkt man sogar beim Auto , bau mal schwerere Räder dran ( statt 15 Zoll 17 zoll Felgen mit Reifen gleichen Abrollumfangs ), da geht sowohl Beschleunigung als auch Endgeschwindigkeit verloren .
Unser MINI geht mit den viel leichteren 15 Zoll Winterräder deutlich besser ( 15 Km/h Differenz ! )
Irgendwas stimmt an euren Theorien nicht .

 

[alexb]

Das mit dem einmal in Schwung gekommene schwereren Rädern , und dann merkt man nichts mehr davon , ist Lötzinn , das ist doch kein Perpetuum Mobile , man braucht ständig mehr Leistung um das ganze in Schwung zu halten .
Das merkt man sogar beim Auto , bau mal schwerere Räder dran ( statt 15 Zoll 17 zoll Felgen mit Reifen gleichen Abrollumfangs ), da geht sowohl Beschleunigung als auch Endgeschwindigkeit verloren .
Unser MINI geht mit den viel leichteren 15 Zoll Winterräder deutlich besser ( 15 Km/h Differenz ! )
Irgendwas stimmt an euren Theorien nicht .

Bei Deinem Mini kommt bei den größeren Rädern noch schlechterer Luftwiderstand (da breitere Reifen und wahrscheinlich stehen sie weiter außen im Radkasten) und mehr Reibung der breiteren Reifen dazu.
Beim Rad stimmt das schon, dass das schwerere Laufrad nur beim Beschleunigen Leistung frisst. Aber man muss auch bedenken, dass das nicht viel Leistung ist und diese auch nicht verloren ist, denn um diese Energie läuft das Laufrad dann stärker nach (wenn man rollen lässt, beim Bremsen ist die Energie natürlich weg). Stimmt aber alles nur, wenn die Naben, Reifen usw. die gleichen Reibungsverluste haben, was aber für einen Vergleich, wenn es nur ums Gewicht gehen soll, obligatorisch ist. Da liegt nämlich das Problem: oft werden billige Laufräder mit teuren verglichen, und der Unterschied beim Fahren dann aufs Gewicht gemünzt. Aber meistens haben halt die teuren Laufräder auch bessere Naben und oftmals auch bessere Reifen drauf. Somit ist schon kein Vergleich über das Laufradgewicht möglich.

 

[scorpi11]

Die meisten hier fahren ja des Spaßes wegen. Und leichtere Laufräder machen i.d.R. mehr Spaß. Das dürfte eine nicht zu unterschätzende Bedeutung sein.

 

[WilliW]

Das mit dem einmal in Schwung gekommene schwereren Rädern , und dann merkt man nichts mehr davon , ist Lötzinn , das ist doch kein Perpetuum Mobile , man braucht ständig mehr Leistung um das ganze in Schwung zu halten .
Das merkt man sogar beim Auto , bau mal schwerere Räder dran ( statt 15 Zoll 17 zoll Felgen mit Reifen gleichen Abrollumfangs ), da geht sowohl Beschleunigung als auch Endgeschwindigkeit verloren .
Unser MINI geht mit den viel leichteren 15 Zoll Winterräder deutlich besser ( 15 Km/h Differenz ! )
Irgendwas stimmt an euren Theorien nicht .

15km/h natürlich verlässlich gemessen unter ansonsten absolut identischen Bedingungen...

 

[GerdO]

Das mit dem einmal in Schwung gekommene schwereren Rädern , und dann merkt man nichts mehr davon , ist Lötzinn , das ist doch kein Perpetuum Mobile , man braucht ständig mehr Leistung um das ganze in Schwung zu halten .

Die Idee dahinter ist, daß es sich bei einer Felge um eine Schwungscheibe handelt. Je schwerer die Schwungscheibe, desto schwerer ist sie zu beschleunigen, desto länger dauert es aber auch, bis die Geschwindigkeit wieder abgebaut ist.

Wenn deine Theorie stimmen würde, dann müsste eine nackte Nabe, die man mit der Hand anstößt, länger laufen, als ein fertiges Rad. Dem ist aber definitiv nicht so.