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Gewichtsfrage auf Schotter

Stefan84

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Hi!

Kurze Frage an die Physiker unter Euch :)

Spielt das Gewicht auf rauem, unebenem Untergrund wie Schotter, Cobbles, Waldboden mit Wurzeln etc. eine größere Rolle wenn es um reine Geschwindigkeit geht als auf Asphalt?

Grundsätzlich hat man mit dem W/kg Prinzip ja lediglich beim "Klettern" einen normalisierten Maßstab - in der Ebene auf Asphalt zählen ja bekanntlich die absoluten Watt deutlich mehr, sprich wenn 2 Athleten beide 4w/kg treten, der eine aber 100kg wiegt der andere nur 50kg, ist der 100kg Athlet bei theoretisch gleichem Windwiderstand im Vorteil.

Wie ist es aber auf Schotter?

War kürzlich mit einem Freund unterwegs der deutlich meht Watt fahren kann als ich, nahezu 50% höheren FTP hat - allerdings wiegt er auch um 20kg mehr als ich. Auf Schotter konnte ich problemlos mit ihm mithalten - unsere Räder haben ein ähnliches Setup und er ist nicht sehr viel größer als ich.

Nun frage ich mich ob ich mit meinen 70kg beim Graveln besser drann bin als ein 90kg Athlet der mehr rohe Power hat.

Thoughts?

Danke
 
Hi!

Kurze Frage an die Physiker unter Euch :)

Spielt das Gewicht auf rauem, unebenem Untergrund wie Schotter, Cobbles, Waldboden mit Wurzeln etc. eine größere Rolle wenn es um reine Geschwindigkeit geht als auf Asphalt?

Grundsätzlich hat man mit dem W/kg Prinzip ja lediglich beim "Klettern" einen normalisierten Maßstab - in der Ebene auf Asphalt zählen ja bekanntlich die absoluten Watt deutlich mehr, sprich wenn 2 Athleten beide 4w/kg treten, der eine aber 100kg wiegt der andere nur 50kg, ist der 100kg Athlet bei theoretisch gleichem Windwiderstand im Vorteil.

Wie ist es aber auf Schotter?

War kürzlich mit einem Freund unterwegs der deutlich meht Watt fahren kann als ich, nahezu 50% höheren FTP hat - allerdings wiegt er auch um 20kg mehr als ich. Auf Schotter konnte ich problemlos mit ihm mithalten - unsere Räder haben ein ähnliches Setup und er ist nicht sehr viel größer als ich.

Nun frage ich mich ob ich mit meinen 70kg beim Graveln besser drann bin als ein 90kg Athlet der mehr rohe Power hat.

Thoughts?

Danke
Das wundert mich auch, wahrscheinlich hattest Du einfach eine bessere Tagesform. Ich würde auch sagen dass der im Vorteil ist der mehr Watt treten kann und das sind in der Regel schwerere Fahrer. Bestes Beispiel sind die Siegesanwärter für Paris-Roubaix, denke man kann Kopfsteinpflaster annähernd mit Schotter vergleichen.
 
Wie ist es aber auf Schotter?

Ich denke, auf solchen Untergründen hängt es deutlich mehr von den motorischen Fahigkeiten ab als von von W oder kg. Wer solche Strecken "smoother" als der andere radeln kann, sollte im Vorteil sein.

Bei solchen Profilen (Bilder hängen an) zählen - abseits der Reifenbreite und des -profils - bei ständig wechselnden Haftungsverhältnissen + dadurch bedingt oft seitlich leicht ausbrechenden Rädern mehr die individuellen Skills als die reine Leistung.

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Ich denke, auf solchen Untergründen hängt es deutlich mehr von den motorischen Fahigkeiten ab als von von W oder kg. Wer solche Strecken "smoother" als der andere radeln kann, sollte im Vorteil sein.

Bei solchen Profilen (Bilder hängen an) zählen - abseits der Reifenbreite und des -profils - bei ständig wechselnden Haftungsverhältnissen + dadurch bedingt oft seitlich leicht ausbrechenden Rädern mehr die individuellen Skills als die reine Leistung.
Klingt einleuchtend!

Ich dachte womöglich, dass es daran liegt, dass man abseits der Piste deutlich öfter in die Eisen gehen muss als auf geraden endlosen Straßen, dass durch das wiederholte bremsen und neu antreten, der leichtere Athlet womöglich einfach weniger Kraft aufbringen muss, um die Masse wieder auf Geschwindigkeit zu bringen und in Summe dadurch die Leistung im Schnitt niedriger ist. Der schwere Athlet müsste auch längere Bremswege haben oder?
 
Ich denke schon, dass Du da Vorteile hast, insbesondere, wenn der schwerere Fahrer mit relativ höherem Luftdruck fährt. Dann wird bei Unebenheiten das Gesamtsystem angehoben und "verbraucht" mehr Energie als das leichtere Gesamtsytem. Wenn Du noch mit deutlich weniger Reifendruck fährst, gleitest Du über Unebenheiten drüber, wo der schwere Fahrer jedesmal angehoben werden muss. Vergleiche dazu auch noch Jan Heines Ausführungen zur Hysterese.
 
Ich denke schon, dass Du da Vorteile hast, insbesondere, wenn der schwerere Fahrer mit relativ höherem Luftdruck fährt. Dann wird bei Unebenheiten das Gesamtsystem angehoben und "verbraucht" mehr Energie als das leichtere Gesamtsytem. Wenn Du noch mit deutlich weniger Reifendruck fährst, gleitest Du über Unebenheiten drüber, wo der schwere Fahrer jedesmal angehoben werden muss. Vergleiche dazu auch noch Jan Heines Ausführungen zur Hysterese.
jep fahre Tubeless auf 40mm G-One mit 2.3-2.4 Bar
 
Hi!

Kurze Frage an die Physiker unter Euch :)

Spielt das Gewicht auf rauem, unebenem Untergrund wie Schotter, Cobbles, Waldboden mit Wurzeln etc. eine größere Rolle wenn es um reine Geschwindigkeit geht als auf Asphalt?

Grundsätzlich hat man mit dem W/kg Prinzip ja lediglich beim "Klettern" einen normalisierten Maßstab - in der Ebene auf Asphalt zählen ja bekanntlich die absoluten Watt deutlich mehr, sprich wenn 2 Athleten beide 4w/kg treten, der eine aber 100kg wiegt der andere nur 50kg, ist der 100kg Athlet bei theoretisch gleichem Windwiderstand im Vorteil.

Wie ist es aber auf Schotter?

War kürzlich mit einem Freund unterwegs der deutlich meht Watt fahren kann als ich, nahezu 50% höheren FTP hat - allerdings wiegt er auch um 20kg mehr als ich. Auf Schotter konnte ich problemlos mit ihm mithalten - unsere Räder haben ein ähnliches Setup und er ist nicht sehr viel größer als ich.

Nun frage ich mich ob ich mit meinen 70kg beim Graveln besser drann bin als ein 90kg Athlet der mehr rohe Power hat.

Thoughts?

Danke
Wenn man die Leistung anhand der Daten umsetzbar wäre dann müßte man keine Rennen mehr starten, man kann ja ausrechnen wer gewinnt. Doch dann kommt es anders???
Vielleicht weil man fahrtechnische Skills und die Fähigkeit Leistung im richtigen Moment einzusetzen nicht in einem Datenpaket zusammen stellen kann. Zum Glück.
 
Ich denke schon, dass Du da Vorteile hast, insbesondere, wenn der schwerere Fahrer mit relativ höherem Luftdruck fährt. Dann wird bei Unebenheiten das Gesamtsystem angehoben und "verbraucht" mehr Energie als das leichtere Gesamtsytem. Wenn Du noch mit deutlich weniger Reifendruck fährst, gleitest Du über Unebenheiten drüber, wo der schwere Fahrer jedesmal angehoben werden muss. Vergleiche dazu auch noch Jan Heines Ausführungen zur Hysterese.
Genau das. Je unebener der Boden, desto höhere positive Korrelation zwischen Gewicht und Rollwiderstand. Stichwort hierbei ist die Impedanz i.v.m. dem höheren benötigten Druck bei schweren Fahrern.

Details in diesen guten Artikeln:

https://silcavelo.eu/blogs/silca/part-4a-rolling-resistance-the-history-and-previous-works (Part 1)
https://silcavelo.eu/blogs/silca/part-4b-rolling-resistance-and-impedance (Part 2)
 
Zuletzt bearbeitet:
Genau das. Je unebener der Boden, desto höhere positive Korrelation zwischen Gewicht und Rollwiderstand. Stichwort hierbei ist die Impedanz i.v.m. dem höheren benötigten Druck bei schweren Fahrern.

Details in diesen guten Artikeln:

https://silcavelo.eu/blogs/silca/part-4a-rolling-resistance-the-history-and-previous-works (Part 1)
https://silcavelo.eu/blogs/silca/part-4b-rolling-resistance-and-impedance (Part 2)
Wo in den beiden Artikeln findest Du denn einen Einfluss der Beschaffenheit des Untergrunds auf die Korrelation von Gewicht und Rollwiderstand?
Da ist die Rede vom Einfluss des Luftdrucks, nicht des Gewichtes. Oder iübersehe ich da etwas?
 
Es liegt der gleiche physikalische Effekt zugrunde. Du übersiehst, dass der schwerere Fahrer (bei ansonsten gleichen Parametern) mit höheren Drücken fahren muss. Das erhöht die Impedance bzw. die damit verbundenen Verluste.

Oder anders gesagt: Wenn der dünne Alfons und der dicke Bernd ihre Reifen beide so aufpumpen, dass diese maximal 1cm eingedrückt werden, wenn sie bei gleicher Geschwindigkeit über die gleiche Baumwurzel fahren, hat der dicke Bernd höhere Impedanz-Verluste.

Dies kann man sich so vorstellen:
Bei beiden wird der Druck bei ansonsten gleichen Reifen so eingestellt ist, dass sich das Rad bei Überfahren einer 1cm Baumwurzel nicht vertikal bewegt (der Reifen schluckt die Unebenheit zu 100%), z.B. 3 Bar beim dünnen Alfons, 4 Bar beim dicken Bernd. Der Unterscheid in Impedanzverlusten entspricht grob dem Unterschied in der Kraft, die Du mit dem Daumen ausüben müsstest, um den gleiche Reifen bei 3 Bar oder bei 4 Bar jeweils 1cm einzudrücken.
 
Zuletzt bearbeitet:
Dargestellt wird die Beziehung von Luftdruck und Rollwiderstand in Abhängigkeit vom Straßenbelag.
Laut Artikel steigt der Rollwiderstand in Abhängigkeit vom Straßenbelag, wenn der Luftdruck zu hoch bzw. nicht optimal ist.
Daraus kann man aber nicht den Schluss ziehen, dass der schwerere Fahrer mehr Rollwiderstand hat.
Und das wäre ja die Aussage von "positive Korrelation zwischen Gewicht und Rollwiderstand".
 
Dargestellt wird die Beziehung von Luftdruck und Rollwiderstand in Abhängigkeit vom Straßenbelag.
Laut Artikel steigt der Rollwiderstand in Abhängigkeit vom Straßenbelag, wenn der Luftdruck zu hoch bzw. nicht optimal ist.
Daraus kann man aber nicht den Schluss ziehen, dass der schwerere Fahrer mehr Rollwiderstand hat.
Und das wäre ja die Aussage von "positive Korrelation zwischen Gewicht und Rollwiderstand".
Wenn Du nun auch verstehen würdest, warum das so ist, dann gelänge Dir auch die kleine Transferleistung zu "mehr Gewicht -> Mehr Impedanzverluste" bei gleichen Bodenverhältnissen. Ich habs ja schon einmal erklärt ;) . Drück doch mal auf Deinen Reifen, dann pumpe ihn mehr auf, drück nochmal. Was geht schwerer? Wo kommt diese Energie her? Was ist die Äquivalenz zu dem beschriebenen Szenario?
 
Nenn mir doch mal die Stelle in dem Artikel, in dem eine Beziehung zwischen dem absoluten Gewicht des Fahrers und dem Rollwiderstand hergestellt wird. Das ist die Aussage von "positive Korrelation zwischen Gewicht und Rollwiderstand". Das würde bedeuten, dass der schwerere Fahrer mehr Rollwiderstand hat als der leichtere. Das bestreite ich.

Dargestellt werden die Auswirkungen von unterschiedlichen Luftdrücken und Straßenbelägen.
Die Aussage des Artikels ist, dass der Rollwiderstand minimiert ist beim optimalen Luftdruck.
Zu wenig bzw. zu viel ist schlecht.
Der optimale Luftdruck ist u.a. abhängig vom Gewicht des Fahrers.
Der schwerere Fahrer muss mehr aufpumpen.
Damit steigt aber nicht der Rollwiderstand.
Der steigt nur, wenn der schwerere Fahrer zu viel aufpumpt oder zu wenig, wobei die Auswirkungen unterschiedlich sind in Abhängigkeit vom Straßenbelag.
Das gleiche gilt für den leichteren Fahrer.
Deshalb gibt es keine Beziehung zwischen dem Gewicht des Fahrers und dem Rollwiderstand.
Es gibt aber nach dem Artikel eine Beziehung zwischen der Abweichung des Luftdrucks vom optimalen Luftdruck und dem Rollwiderstand dergestalt, dass der Rollwiderstand steigt mit der Abweichung vom Optimum.
Die bessere Formulierung ist also: "mehr Abweichung -> mehr Rollwiderstand".
 
Ich weiss nicht genau, wie ich es Dir noch einfacher erklären kann, aber ich versuche es mal kompliziert, vielleicht hilft das.

Nur mal vorweg: ich habe nicht gesagt, dass die Frage des OP in diesen zitierten Artikeln direkt beantwortet wird. Ich habe gesagt, dass dort das Konzept der Impedanzverluste bei der Berechnung des Rollwiderstandes erklärt wird. Dieses Konzept ist aber auch relevant für die Beantwortung der Frage des OP (Stichwort "Transferleistung"). Das habe ich versucht, Dir in einem Beispiel zu erklären.

Nun zu meinem 2. Erklärungsversuch.


Impedanz in Zusammenhang mit dem Rollwiderstand ist ein recht neues Konzept, die "klassische" Formel berücksichtigt das nicht speziell:

rolling resistance

P= Rollwiderstand
g=Schwerkraft
G=Steigung
W=Gewicht des Fahrers
Crr=Rollwiderstands-Koeffizient
v=Geschwindigkeit


Wie du hier schon mal sehen kannst, ist Deine Annahme, dass Gewicht keinen Einfluss auf den Rollwiderstand hat, falsch, bereits nach der klassischen Formel. Wenn wir zur Einfachheit eine flache Strecke annehmen, dann gilt:

g ist immer gleich
G=0 und damit gilt
tex.z-dn.net.png


Und damit siehst Du, dass das Gewicht, der Rollwiderstands-Koeffizient und die Geschwindigkeit zu gleichen Teilen linear bestimmen, was der Rollwiderstand ist. Nun ist die nächste Frage, wie sich Crr zusammensetzt. In der klassischen Lehre wird Crr bestimmt durch:

"90–95% due to internal hysteresis, 2–10% due to friction between the tread and ground, and 1.5–3.5% due to air resistance"
Siehe: https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/rolling-resistance

Hysteresis ist vereinfacht gesagt die Energie, die dadurch verloren geht, dass die Energie die erforderlich ist, einen elastischen Gegestand (Reifen) zu verformen, immer höher ist als die Energie, die benötigt wird, ihn wieder in seinen Ursprungszustand zurück zu formen (vulgo: "Walken" -> Umwandlung in Wärme).

Soweit so bekannt.
Nun zu der Impedanz. Das Konzept ist - wie gesagt - recht neu, und ist eigentlich (wenigstens theoretisch) auch in der klassischen physikalischen Formel enthalten, ergänzt diese aber um den Aspekt der "nicht ideal glatten" Oberfläche.
Es basiert auf real-life Beobachtungen und Messungen auf verschiedenen Oberflächen. Die beiden Artikel, die ich verlinkt haben, beschreiben diese Messungen und postulieren für die Ergebnisse das Konzept der Impedanz.

Nach Ansicht der Autoren beschreibt die klassische Formel nur den Idealzustand auf einer perfekt glatten Fläche. Daher führte die konsequente Anwendung der Formel in der Vergangenheit dazu, Reifen immer auf Maximaldruck aufzupumpen (dies führt nach der klassischen Formel zu einer Reduzierung der Crr, da die Hysteresis umso niedriger ist, desto starrer der Reifen ist).

Im echten Leben zeigen aber Messungen das dies nicht stimmt. Straßen (Kopfsteinpflaster, Gravel usw.) sind keine perfekt glatte Fläche. Niedrigerer Druck ist hier schneller, das zeigen die Messwerte.

Hier kommt die Impedanz ins Spiel (siehe Artikel, das wiederhole ich jetzt nich). Im Wesentlichen lässt sich das Konzept so verkürzen:

Kraft, die notwenig ist, um ein Rad 1cm anzuheben korreliert zu der Kraft, die notwendig ist, einen Reifen beim gegebenen Druck um 1cm einzudrücken + die damit verbundenen Verluste durch Hysteresis (die aber gleich sind, wenn der Druck dem Gewicht angepasst ist).

Wenn Du (und Flachlandtiroler_ und arno¹ ) darüber mal ein bisschen meditieren, wird klar, warum das, was ich in meinem vorigen Post geschrieben habe, richtig ist.

Wird es jetzt klarer?

Ansonsten: Drück nochmal auf Deinen Reifen bei 3 Bar (Alfons) , und dann bei 4 Bar (Bernd). Was braucht mehr Kraft? Wo kommt die her? Wohin geht die (erster Hauptsatz der Thermodynamik)?
 
Zuletzt bearbeitet:
Zuerst mal mein Kompliment für Deine Erläuterungen.
In der zitierten Formel ist der Rollwiderstand die "rolling resistance power" und diese ist neben anderen Bestandteilen linear abhängig vom "rolling resistance coefficient".
Die Verkürzung dieser beiden Begriffe auf Rollwiderstand ist nicht eindeutig.
Und genau da liegt der Unterschied in unseren Argumentationen.
Du redest von "rolling resistance power" und ich von "rolling resistance coefficient".
"rolling resistance power" ist die Leistung, die erbracht werden muss, um ein Fahrzeug zu bewegen.
Diese enthält sehr wohl das Gewicht des Fahrers.
"rolling resistance coefficient" enthält nicht das Gewicht.
"rolling resistance coefficient" ist für mich der Wert, über den Reifen besser vergleichbar sind.
Da man den Faktor schlecht verkaufen kann, wird die "rolling resistance power" verkürzt als Rollwiderstand bezeichnet und mit Watt verkauft.
Diese Angabe ist aber leider abhängig vom Gewicht, was dann unterschlagen wird bzw. in Vergessenheit gerät.
Unter der Annahme, dass der Einfluss des Gewichts auch in Realität so linear wie in der Formel ist, ändert das aber nichts an der Rangierung der Reifen.
Der mit der geringeren "rolling resistance power" in Watt ist dann auch bessere Reifen hinsichtlich Energieaufwand.
Die absolut gesparten Watts aber unterscheiden sich zwischen den Fahrern.
 
Zuerst mal mein Kompliment für Deine Erläuterungen.
In der zitierten Formel ist der Rollwiderstand die "rolling resistance power" und diese ist neben anderen Bestandteilen linear abhängig vom "rolling resistance coefficient".
Die Verkürzung dieser beiden Begriffe auf Rollwiderstand ist nicht eindeutig.
Und genau da liegt der Unterschied in unseren Argumentationen.
Du redest von "rolling resistance power" und ich von "rolling resistance coefficient".
"rolling resistance power" ist die Leistung, die erbracht werden muss, um ein Fahrzeug zu bewegen.
Diese enthält sehr wohl das Gewicht des Fahrers.
"rolling resistance coefficient" enthält nicht das Gewicht.
"rolling resistance coefficient" ist für mich der Wert, über den Reifen besser vergleichbar sind.
Da man den Faktor schlecht verkaufen kann, wird die "rolling resistance power" verkürzt als Rollwiderstand bezeichnet und mit Watt verkauft.
Diese Angabe ist aber leider abhängig vom Gewicht, was dann unterschlagen wird bzw. in Vergessenheit gerät.
Unter der Annahme, dass der Einfluss des Gewichts auch in Realität so linear wie in der Formel ist, ändert das aber nichts an der Rangierung der Reifen.
Der mit der geringeren "rolling resistance power" in Watt ist dann auch bessere Reifen hinsichtlich Energieaufwand.
Die absolut gesparten Watts aber unterscheiden sich zwischen den Fahrern.
Die Crr allein ist aber uninteressant für die Frage des OP. Er hat ja gerade danach gefragt, wie seine Beobachtung (schwererer Kumpel mit höherer FTP = gleichschnell auf Gravel) erklärbar ist. Da die Gesamtleistung eines jeden Fahrradfahrers ausschließlich in Windwiderstand + Rollwiderstand umgesetzt wird (und wir mal annehmen, dass zwischen den beiden zumindest bei Gravel-Geschwindigkeiten kein deutlicher Unterschied besteht, ist dies ja ein Hinweis darauf, dass der Rollwiderstand hier einen Einfluss haben könnte. Und hier kommt halt das Konzept der Impedanz ins Spiel, zusätzlich zu den Extra-Watt, die der Kumpel auf Steigungen braucht (die ja ebenfalls in Prr einfließen).
 
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