Radfahren ist wie alle anderen Transportmittel nicht immun gegen Auswirkungen des Ziehens . Aber es gibt einige Dinge, die Radfahrer tun können, um den Luftwiderstand zu verringern und im Sattel wertvolle Zeit und Energie zu sparen.
Wie wirkt sich die Aerodynamik auf Radfahrer aus?
Abgesehen von der Schwerkraft und vielleicht einem merkwürdigen aggressiven Hund hier und da ist der Luftwiderstand das Hauptproblem, mit dem Radfahrer konfrontiert sind, wenn sie mit Geschwindigkeit fahren - zumindest auf einer ebenen Straße, in geringer Höhe und mit wenig Wind. Selbst bei vollkommen ruhiger FahrtTag ist es für einen Radfahrer unmöglich, die Auswirkungen der Aerodynamik zu vermeiden - besonders wenn er schnell fährt.
Tatsächlich ist der Luftwiderstand Luftwiderstand oberhalb von Geschwindigkeiten von 16 km / h die dominierende Kraft, die ein Radfahrer überwinden muss. Wenn Geschwindigkeiten über 48,2 km / h 30 mph irgendwo in erreichenDer Bereich von 90% der Muskelkraft eines Radfahrers wird verwendet, um diese unsichtbare Kraft zu durchdringen.
Wenn Sie Ihre Geschwindigkeit von 32 auf 64 km / h verdoppeln, erhöht sich der Luftwiderstand erheblich mehr als erwartet - um etwa das Achtfache.
Aber auch bei niedrigeren Geschwindigkeiten Luftwiderstand verbraucht eine angemessene Menge der Energie, die ein Radfahrer benötigt, um in Bewegung zu bleiben. 16 km / h irgendwo in der Region von 50% von ihrer Kraft wird verwendet, um den Luftwiderstand zu überwinden.
Dieses Phänomen wird genannt Luftwiderstand Es ist ein sehr interessantes Thema für sich. Aerodynamik ist, falls Sie sich dessen nicht bewusst sind, die Untersuchung der Eigenschaften bewegter Luft und ihrer Wechselwirkungen mit Festkörpern, die sich durch sie bewegen.
Durch das Verständnis der Prinzipien der Aerodynamik können Radfahrer und Fahrraddesigner dazu beitragen, dass das Radfahren ein bisschen mehr Spaß macht.
Radfahrer neigen dazu, auf dem Sattel zwei Hauptwiderstandsarten zu begegnen. Dies sind Luftdruckwiderstand und direkte Reibung oder Hautreibungswiderstand.
Ersteres ist das Ergebnis eines Radfahrers und seines Fahrrads, die auf ihrem Weg nach vorne gegen Luftpartikel prallen. Diese Partikel werden nach vorne zusammengedrückt und werden beim Über- und Umströmen des Radfahrers weiter beabstandet.
Dies erzeugt einen Druckunterschied zwischen der Vorder- und Rückseite des Radfahrers, der eine Widerstandskraft oder einen Koeffizienten verleiht. Dies kann durch Verwendung aerodynamischer Formen verringert werden, die den Druckunterschied minimieren. Dadurch kann sich die Luft reibungsloser über und bewegenherum, Radfahrer mit Geschwindigkeit.
Die Kleidung, die Radfahrer tragen, und ihre Haut fangen immer eine Schicht stiller Luft in der Nähe des Körpers ein. Wenn sie sich bewegen, bewegt sich die Luft, durch die sie drängen, im Vergleich relativ frei und schnell.
Jeder Übergang zwischen diesen beiden Luftkörpern führt zu einer anderen Art von Reibung, die ebenfalls einen Luftwiderstandsbeiwert erzeugt - direkte Reibung oder Hautreibung. Texturierte Anzüge, die ähnlich wie die Grübchen auf einem Golfball wirken, können verwendet werden, um dem entgegenzuwirken. Raue Oberflächenwie diese erhöhen den Hautreibungseffekt und machen die Luft in der Nähe ihrer Oberfläche turbulenter.
Dies ermöglicht eine effizientere Luftpartikelübertragung zwischen den beiden Schichten, wodurch der Luftstrom länger über der Oberfläche haften bleibt, wodurch der Luftwiderstandsdruck insgesamt verringert wird.
Wie berechnet sich der Luftwiderstand?
Um das Thema besser zu verstehen, kann es hilfreich sein, kurz zu erklären, wie aerodynamisch Luftwiderstand wird berechnet.
Der Luftwiderstand wird nach folgender Gleichung berechnet :
Wo :
F D = Zugkraft
= Luftdichte
A = Frontbereich des Radfahrers auf einem Fahrrad
C D = Luftwiderstandsbeiwert
V = Geschwindigkeit
Die erste Komponente, F D stellt die Widerstandskraft dar, die ein Radfahrer erfährt, wenn er sich und sein Fahrrad mit Geschwindigkeit durch einen Luftkörper bewegt. Um dies zu berechnen, müssen wir einige Dinge wie die Luftdichte die mit der Höhe abnimmt kennenBereich des Fahrrads und Radfahrers, der der Luft präsentiert wird, der Luftwiderstandsbeiwert und natürlich die Fahrgeschwindigkeit.
Wenn die Luftdichte in höheren Lagen abnimmt, erfahren Radfahrer auf einem Berggipfel im Vergleich zum Meeresspiegel weniger Luftwiderstand. In Bezug auf die Fläche von Fahrrad und Radfahrer ist die Luftwiderstandskraft umso geringer, je kleiner diese ist- aus offensichtlichen Gründen.
Der Luftwiderstandsbeiwert hängt von verschiedenen Faktoren wie der Geschwindigkeit und der Oberflächenrauheit des Fahrrads und Radfahrers ab und muss direkt gemessen werden.
Wie Sie der Gleichung entnehmen können, nimmt der Luftwiderstand mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zu. Wenn Sie also Ihre Geschwindigkeit verdoppeln, benötigen Sie das Vierfache der Energie, um den Luftwiderstand zu überwinden.
Anders ausgedrückt: Mit jedem zusätzlichen Kraftaufwand, den Sie auf die Pedale ausüben, wird Ihre Geschwindigkeitssteigerung immer geringer.
Aus diesem Grund ist es für Radfahrer genauso wichtig, Wege zur Reduzierung des Luftwiderstands zu finden wie für Flugzeuge oder Rennwagen.
Was tun Radfahrer, um die Reibung zu verringern?
Wie Sie sehen können, kann der Luftwiderstand den Energieverbrauch und die Zeit auf dem Sattel für jeden Radfahrer erheblich beeinflussen. Dies ist möglicherweise kein Problem für Radfahrer zum Spaß, für Profi- oder Rennradfahrer, jede Sekunde und jede KalorieAngelegenheiten.
Aus diesem Grund können Radfahrer einige Maßnahmen ergreifen, um die Auswirkungen des Luftwiderstands zu verringern.
1. Besorgen Sie sich ein aerodynamisches Fahrrad
Eine der besten Möglichkeiten, den Luftwiderstand beim Radfahren zu verringern, besteht darin, sich ein gut gestaltetes, luftschneidendes Fahrrad zu schnappen. Fahrräder machen etwa 30-40% des Gesamtwiderstands eines Radfahrers aus.
Speziell entwickelte "Aero" -Räder können einem Radfahrer eine erhebliche Reduzierung des Luftwiderstands ermöglichen. Beispielsweise wurde festgestellt, dass Cannondales SystemSix im Vergleich zu einem nicht aerodynamisch angepassten Fahrrad in einem 40-km-Zeitfahren erstaunliche 2 Minuten Zeit spart.
Räder mit niedrigem Profil, die Bremsscheiben anstelle von Bremsbelägen verwenden, und speziell entwickelte Lenker sorgen für eine bescheidene, aber wichtige Reduzierung des Luftwiderstands.
2. Aerodynamische Fahrradhelme helfen auch
Eine andere Möglichkeit für Radfahrer, den Luftwiderstand zu verringern, ist die Verwendung aerodynamisch gestalteter Helme. Hierbei handelt es sich um stromlinienförmige, nach hinten gerichtete Helme, die Sie wahrscheinlich schon beim Radsport im Wettkampf gesehen haben.
Aero-Helme können den Luftwiderstand hervorragend reduzieren, sind jedoch häufig nicht besonders angenehm zu tragen.
Sie neigen auch dazu, sich wie ein großes Segel zu verhalten, wenn ein Radfahrer aufgrund des "Spoilers" auf der Rückseite des Helms nach unten schaut. Moderne Aero-Helme wie der Giro Vanquish und die Spezialisierte S-Works Evade II sind eine ausgezeichnete Wahl für Radfahrer, die den Luftwiderstand auf ein Minimum reduzieren möchten.
3. Radfahrer können sogar aerodynamisch gestaltete Kleidung tragen
Ein weiterer Weg, wie Radfahrer den Luftwiderstand verringern können, ist die speziell entwickelte Kleidung. Ganzkörper-Skinsuits, ähnlich denen, die von Sprintern auf der Rennstrecke getragen werden, können Radfahrern beim Fahren mit Geschwindigkeit viel Mühe und Zeit sparen.
Unter bestimmten Umständen kann diese Art von Kleidung den Luftwiderstand um bis zu 10% reduzieren. Einige moderne Verbesserungen umfassen so etwas wie Wirbelgeneratoren Dies sind eine Reihe winziger Flügel an strategischen Stellen wie Schultern, Oberarmen und Ellbogen sowie Oberschenkeln.
Diese winzigen Flügel helfen dabei, die Luft zu mischen, wenn sie über den Körper eines Radfahrers strömt, und halten sie näher am Körper, um den Luftwiderstand zu verringern. Andere Anpassungen umfassen das Ausrichten der Nähte solcher Kleidung mit dem Luftstrom sowie das Sicherstellen eines hautengen Sitzesund glatte Oberflächentextur.
4. Die Räder eines Fahrrads können auch so konstruiert werden, dass der Luftwiderstand verringert wird.
Gut gestaltete aerodynamisch gestaltete Räder sind eine weitere Möglichkeit, mit der Radfahrer den Luftwiderstand verringern können. Die erzielten Einsparungen sind jedoch nur so gut wie die Auswahl der Reifen.
Einige Nachforschungen hat festgestellt, dass die beste Wahl eine Felgentiefe von 60 mm bis 90 mm ist.
5. Die Fahrradhaltung ist eine der besten Möglichkeiten, um den Luftwiderstand eines Fahrrads zu verringern.
Der Radfahrer, der im Verhältnis zum Fahrrad eine ziemlich große Fläche einnimmt, ist der Hauptgrund für den Luftwiderstand. Schätzungen zufolge sogar 60 oder 70% davon.
Durch Verringern der Körperhaltung beim Radfahren kann der Luftwiderstand drastisch reduziert werden, da die Frontfläche der Gegenluft verringert wird. Es gibt jedoch einen Kompromiss mit dieser Strategie - es gibt so etwas wie zu wenig.
Einige Studien haben gezeigt, dass im Vergleich zur klassischen aufrechten Fahrradposition Rücken gerade mit den Händen am Lenker, Radfahrer setzen Hände tiefer am Lenker Durch das Drücken des Körpers des Fahrrads in die Nähe des Fahrrads können erhebliche Einsparungen beim Luftwiderstand erzielt werden.
Es gibt jedoch einen "Sweet Spot" für die Reduzierung des Luftwiderstands, bei dem Sie Ihre Hände auf den Hods halten, Ihre Arme gebeugt und Ihre Unterarme parallel zum Boden. Diese Haltung führt zu einer Reduzierung des Luftwiderstands um 13 bis 14% im Vergleich zum KlassikerReithaltung .
Eine solche Absenkung des Körpers wirkt sich jedoch auch auf die körperliche Leistungsfähigkeit des Radfahrers aus. Atmung und Stromerzeugung können so weit reduziert werden, dass die Einsparungen beim Luftwiderstand aufgehoben werden können.
Das Finden der richtigen Position ist daher ein Kompromiss.
Und das, Fahrradfans sind ein Wrap. Wir hoffen, dass Sie wissen, wie Aerodynamik und Luftwiderstand Radfahrer beeinflussen und wie Sie sie überwinden können.