Aerodynamisches Radfahren - das Geheimnis und die Wissenschaft der Radfahrgeschwindigkeit

Aerodynamisches Radfahren - das Geheimnis der Geschwindigkeit beim Radfahren

In diesem Artikel erfahren Sie alles darüber, wie aerodynamisches Radfahren die Fahrleistung beeinflusst!

Die Aerodynamik eines Objekts ist die Art und Weise, wie die Luft es umströmt, und sein potenzieller Widerstand gegen Oberflächenreibung und Druckwiderstand. Im Grunde ist der Luftwiderstand der schlimmste Feind des Radfahrers.

In der modernen Radsportwelt wird jeder "aerodynamisch".

Ein Großteil der neuen Fahrradtechnologien und -diskussionen dreht sich um die Optimierung unserer Räder, Fahrräder oder Zubehör für Elektrofahrräderund die Position auf dem Fahrrad, um den Luftwiderstand zu minimieren und so wertvolle Energie zu sparen.

Darüber hinaus darf der Einfluss der Aerodynamik auf die Taktik des Profiradsports nicht unterschätzt werden, und ein Großteil des Verhaltens der Fahrer bei großen Rennen ist auf die Minimierung des Luftwiderstands zurückzuführen.

Aber was ist Luftwiderstand? Wie viel Unterschied macht die Aerodynamik tatsächlich aus?

In diesem Beitrag erfahren Sie alles über das aerodynamische Radfahren.

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    Was ist Radfahrwiderstand?

    Widerstand beim Radfahren

    Der Widerstand ist der durch die Luft hervorgerufene Widerstand gegen die Bewegung.

    Aber wie geschieht das? Wenn Sie bei Windstille Fahrrad fahren, bewegen Sie sich mit einer konstanten Geschwindigkeit relativ zur Luft.

    Sie bewegen sich im Wesentlichen direkt auf Moleküle in der Luft zu, so dass diese entweder auf Sie treffen und abprallen oder sich um Sie herum bewegen.

    Dadurch entstehen zwei verschiedene Arten von Widerstand gegen Ihre Bewegung: Druckwiderstand und Oberflächenreibungswiderstand.

    Druckfestigkeit

    Für Radfahrer ist dies wahrscheinlich die wichtigste Form des Widerstands. Stellen Sie sich einen Radfahrer vor, der durch die ruhige Luft fährt.

    Wenn ihre Körper, Gesichter und Fahrräder auf die Luftmoleküle treffen, übt jedes einzelne Molekül eine Kraft auf den vorderen Bereich des Fahrradsystems aus. Natürlich ist jede dieser Kräfte winzig.

    Wenn man jedoch den Beitrag jedes einzelnen Partikels zusammenzählt, spielt das einfach keine Rolle. Das Ergebnis ist ein höherer Luftdruck vor der Stirnfläche des Fahrers, weil die Kraft pro Flächeneinheit höher ist.

    Diese Moleküle bewegen sich auch um den Fahrer und das Fahrrad herum und verlangsamen sie, was zu weniger Partikeln in jedem Bereich hinter dem Fahrer führt. Dies führt zu niedrigeren Druckbereichen.

    Wenn also ein Druckunterschied zwischen dem vorderen und hinteren Teil des Radfahrers besteht, entsteht ein Druckwiderstand.

    Was ist Radfahrwiderstand?

    Dieser Druckunterschied erzeugt einen Widerstand für den Radfahrer, der entgegengesetzt zu seiner Bewegungsrichtung wirkt und als Luftwiderstand bezeichnet wird.

    Der Druckwiderstand kann auf drei Arten verringert werden:

    • Verkleinerung der Frontalfläche zur Luft
    • Verringerung der Geschwindigkeit des Fahrers
    • Herstellung von Fahrrädern mit besonderen Formen

    Diese Methoden optimieren den Luftstrom um das Fahrrad und sorgen dafür, dass die Moleküle auf ihrem Weg um das Fahrrad nicht wesentlich verlangsamt werden.

    Oberflächenreibung

    Wenn sich Moleküle um den Reiter herum bewegen, gleiten sie an der Oberfläche entlang.

    Diese Gleitbewegung erzeugt Reibung parallel zu den Seiten des Fahrers, d. h. entgegen der Bewegungsrichtung.

    Der Oberflächenreibungswiderstand kann durch Veränderung der Reibung minimiert werden. Materialien für Fahrradrahmen die bei der Herstellung des Fahrrads verwendet wurden, und die Form der Oberfläche.

    Aus diesem Grund tragen beispielsweise Radfahrer Lycra (das extrem elastisch ist und sich nicht so leicht verformt): um den Reibungswiderstand der Haut zu minimieren. Das ist auch der Grund, warum Golfbälle Grübchen haben.

    Wie wirkt sich die Aerodynamik beim Radfahren auf die Fahrleistung aus?

    Wie bereits erwähnt, ist die Aerodynamik die Art und Weise, wie die Luft um das Rad herum strömt, und sein potenzieller Widerstand gegen Oberflächenreibung und Druckwiderstand. Und der Luftwiderstand ist der schlimmste Feind des Radfahrers.

    Bei Geschwindigkeiten von nur 15 km/h (9 mph) ist der Luftwiderstand zum Hauptwiderstand für die Bewegung des Fahrers geworden.

    Bei Geschwindigkeiten über 40 km/h (25 mph) steigt der Prozentsatz des Luftwiderstands auf 90%.

    Selbst bei 20 km/h wird mehr als die Hälfte der Energie zur Überwindung des Luftwiderstands verwendet. Das spart eine Menge Strom!

    Wie wirkt sich aerodynamisches Radfahren auf die Fahrleistung aus?

    Das ist der Grund, warum sich die Philosophie des Fahrraddesigns so stark gewandelt hat: Jeder legt jetzt Wert auf die aerodynamische Leistung seiner Fahrräder.

    Selbst im Falle von Leichtgewichten Fahrradklettern Fahrrädern haben wir eine Verlagerung hin zur Verbesserung ihrer aerodynamischen Fahreigenschaften festgestellt.

    Im Allgemeinen bieten sie weitaus größere Vorteile als eine Gewichtsreduzierung oder eine Änderung der Mechanik des Fahrrads.

    Wie bekommt man aerodynamisches Radfahren hin?

    Als Radfahrer ist es natürlich äußerst wichtig, den Luftwiderstand zu verringern.

    Aber wie macht man das eigentlich?

    Die Verbesserung der Aerodynamik beim Radfahren besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen: der Verringerung des Luftwiderstands des Fahrrads und der Verringerung des Luftwiderstands des Fahrers selbst.

    Aerodynamische Fahrräder

    Wie sieht ein aerodynamisches Fahrrad aus? Aerodynamische Rennräder werden vor allem mit einem Ziel gebaut: den Luftwiderstand zu minimieren.

    Aerodynamische Rennräder werden in der Regel aus Kohlefaser hergestellt. Der Grund dafür ist unter anderem, dass Kohlefaser-Fahrrad ist leichter zu formen als andere Materialien wie Aluminium und Stahl, die zu Rohren gezogen werden müssen.

    Um den Luftwiderstand zu minimieren, wird ein aerodynamisches Rennrad so dünn wie möglich sein und damit seine Frontfläche verringern.

    Aerodynamische Fahrräder

    Diese Rohre sind oft wie Tragflächen geformt, um die Abbremsung der Luftmoleküle bei ihrer Bewegung entlang der Oberfläche des Fahrrads zu verringern, was zu einem geringeren Druckunterschied von vorne nach hinten führt.

    Um den Oberflächenreibungswiderstand zu minimieren, sind aerodynamische Rennräder oft mikroskopisch klein strukturiert, so dass sie eine geringere Oberfläche haben, die der Luft Reibung entgegensetzt (wie ein Golfball mit Dimples, aber in geringerem Maße).

    Aerodynamische Rennräder reduzieren den Druckwiderstand so effektiv, dass der Hauptwiderstand eigentlich ein Oberflächenreibungswiderstand ist, ähnlich wie der Widerstand eines Flügels.

    Aerodynamisch Radfahren lernen

    Wie können Sie den Widerstand der Reiter gegen sich selbst minimieren?

    Die aerodynamischen Eigenschaften des Fahrers spielen bei weitem die größte Rolle bei der Reduzierung des Luftwiderstands auf dem Fahrrad.

    Etwa 80% des Luftwiderstands eines Fahrrads werden durch den Körper des Fahrers verursacht.

    Dies kann in der Regel auf zwei Arten minimiert werden:

    • Verringerung der Hautreibung durch Lycra, Verwendung von Aero-Schuhen und -Helmen und Rasieren der Beine (obwohl der Unterschied in diesem letzten Punkt sehr gering ist).
    • Die Verringerung des Druckwiderstandes durch die Position auf dem Rad ist bei weitem der wichtigste Aspekt, um die Aerodynamik zu verbessern.

    In der Tat kann sich Ihre Leistung um bis zu 20% verbessern, wenn Sie nur Ihre Position ändern. Deshalb ist es so wichtig, die richtige beste Sitzposition.

    Aerodynamisch Radfahren lernen

    Bei einem Zeitfahren oder Rennen zum Beispiel ist dies von großer Bedeutung. Um eine aerodynamische Position auf dem Fahrrad einzunehmen, müssen Sie Ihre Stirnfläche minimieren.

    Der erste Schritt besteht darin, die Handposition von den Stangen oder der Motorhaube auf den Durchhang zu verlagern. Dadurch ändert sich Ihre Körperposition von einer grundsätzlich aufrechten Haltung zu einer eher gefalteten Haltung.

    Sie können dann versuchen, Ihren Rücken so gerade wie möglich zu halten. Wenn Sie wirklich aerodynamisch sein wollen, müssen Sie auch Ihren Kopf etwas senken.

    Nach Angaben der UCI ist dies jedoch das Maximum, das Sie sicher erreichen können.

    Wie wirkt sich die aerodynamische Fahrweise auf die Fahrstrategie aus?

    Viele der Strategien im Profiradsport haben mit der Aerodynamik zu tun.

    Wenn Sie sich im Windschatten eines anderen Fahrers befinden, spüren Sie während der Fahrt relativ wenig Luftwiderstand.

    Das ist effektiv, denn wenn sich der erste Fahrer durch die Luft bewegt, wird ihm Druck entgegengesetzt.

    Dies bedeutet, dass der Druck hinter ihnen deutlich geringer ist, was als Windschatten bezeichnet wird.

    Infolgedessen ist der Druckwiderstand des letzteren Fahrers geringer, weil der Druck vor ihm deutlich niedriger ist.

    Tatsächlich können Sie den Luftwiderstand um bis zu 50% reduzieren, wenn Sie nur einen Fahrer ziehen.

    Das Abschleppen hinter dem Hauptfeld führt zu noch dramatischeren Gewinnen, mit einer Verringerung des Luftwiderstands von bis zu 94%!

    Im Profi-Radsport sehen wir das immer wieder, wenn einige der wichtigsten Fahrer hinter den Konkurrenten ihres Teams fahren, um Energie zu sparen.

    Wie wirkt sich die aerodynamische Fahrweise auf die Fahrstrategie aus?

    Die Teamkollegen an der Spitze wechseln sich häufig ab, um die Geschwindigkeit des Spitzenfahrers hoch zu halten.

    Ein weiteres Beispiel ist das Ende eines Sprints. Beim Sprintvorlauf übernimmt der Fahrer im Wesentlichen die Hauptlast des Widerstands, damit der nachfolgende Fahrer Energie für eine kraftvolle Beschleunigung im Sprint aufsparen kann.

    Außerdem sieht man an Tagen mit starkem Seitenwind häufig, dass die Fahrer "Staffeln" bilden.

    Hier positioniert sich die Gruppe parallel zum Wind (d.h. quer zur Straße), um den Gruppenleiter vor dem stärksten Seitenwind zu schützen.

    Eine der wichtigsten Situationen, in denen sich die Aerodynamik auf die Radausrüstung auswirkt, ist das Zeitfahren.

    Hier verwenden die Fahrer oft spezielle Zeitfahrräder anstelle von Rennrädern, um den Luftwiderstand auf dem Rad zu minimieren.

    Es handelt sich um extrem aerodynamische Rennräder, oft mit Scheibenrädern, die die Oberflächenreibung der Räder reduzieren.

    Darüber hinaus ist einer der Hauptfaktoren, der die besten Zeitfahrer vom Rest der Radprofis unterscheidet, ihre Fähigkeit, eine extrem aerodynamische Position einzunehmen und beizubehalten, was einen großen Einfluss auf ihre Leistung hat.

    Lohnt sich aerodynamisches Radfahren?

    Lohnt sich aerodynamisches Radfahren?
    Sollten Sie sich für aerodynamisches Radfahren entscheiden?

    Wenn Sie schneller sein wollen: ja!

    Vieles im modernen Radsport hat mit Aerodynamik zu tun, und das Streben nach Aerodynamik endet nie.

    Mit der fortschreitenden Verbesserung der Technologie wird die Zahl der Medikamente weiter sinken, und die möglichen Vorteile sind enorm.

    Egal, wie ernsthaft Sie Rad fahren, es lohnt sich, aerodynamische Fahrräder zu kaufen! Die Fahrt wird bei gleicher Anstrengung schneller sein. Wer würde das nicht wollen?

    Chocolatezhu
    Chocolatezhu
    Hallo, ich bin ein erfahrener Autor über Mechanik und ein Experte für Fahrrad- und E-Bike-Technik, der praktische, schön gestaltete Dinge zu schätzen weiß. Und natürlich liebe ich das Radfahren.
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