laufrad: gewicht, beschleunigung und leistung...

dubbel schrieb:
bei r = 0,99 kann man kaum von ausreissern reden.
is mir eigendlich wurscht wie du die punkte nennst die nicht auf der linie sind.... fakt ist, dass einige >850g laufräder im diagramm sind, die leichter zu beschleunigen sind als das eine das unter 800g wiegt.

deine frage nach wie viel watt unterschied zwischen 100g an felge od. im zentrum kann man nur beantworten wenn du uns sagst in welcher zeit du auf welche geschwindigkeit beschleunigen willst.

weil du sooo net bist und auch so aufmeksam liest was ich schreibe, rechne ich es dir natürlich gerne aus dubbel.

servus
kosti

ps.: deine frage zwei hatte ich übrigens auch schon oben beantwortet
welche zeit verwendet wird ist übrigens schnurze, das ändert nix an der vergleichbarkeit. sauber wär's natürlich eine anzugeben od. die beschleunigung zu definieren od. aber alles so lassen wie es ist und die energie abtragen. -> das diagramm schaut aber immer gleich aus.
 
KOSTI schrieb:
deine frage nach wie viel watt unterschied zwischen 100g an felge od. im zentrum kann man nur beantworten wenn du uns sagst in welcher zeit du auf welche geschwindigkeit beschleunigen willst.

hmmm... keine ahnung:
entweder in 8 sekunden von null auf 25 km/h zwecks vergleichbarkeit oder in 3 sekunden von 15 auf 20 km/h wegen praxisrelevanz

und das ausrechnen an sich ist nicht das problem.
 
dubbel schrieb:
1) m * r^2 kann ich nur anwenden bei einem körper mit homogener gewichtsverteilung.
wenn r = durchmesser vom laufrad ist, dann ist das ja trivial.
wenn ich aber einmal im "inneren", also z.B. an der nabe und ein andermal aussen, also an der felge, das gleiche gewicht hinzufüge: wie setze ich das in die formel ein?

r ist der Radius, an dem die Masse m "sitzt". Das Gesamtträgheitsmoment ist (Das wird jetz hässlich): Summe_j m_j r_j^2

Im Worten:
Man summiert über allen Massen (-punkte) aus denen sich das Laufrad zusammensetzt und multipliziert das Quadrat des jeweiligen Abstands zur Rotationsachse.
Streng genommen ist das natürlich auch falsch, man müsste integrieren, da die Masse koninuierlich verteilt ist... laber, laber :)

dubbel schrieb:
2) wenn der test in der gleichen zeit auf die gleiche geschwindigkeit beschleunigt, dann sollte die leistung proportional zur energie sein, oder?

Ja
 
Rolf schrieb:
Man summiert über allen Massen (-punkte) aus denen sich das Laufrad zusammensetzt und multipliziert das Quadrat des jeweiligen Abstands zur Rotationsachse.
Streng genommen ist das natürlich auch falsch, man müsste integrieren, da die Masse koninuierlich verteilt ist... laber, laber
das macht kosti dann...
:)
 
dubbel schrieb:
das macht kosti dann...
:)

gerne, du fragst doch nach 100g im zentrum od. an der felge. der rest (speichen, ...) bleibt gleich. und für eine gute näherung reicht es dann wohl wenn man die leistung für die 100g in einem abstand r=300mm für eine von dir gewünschte beschleunigung ausrechnet. (gewicht an der nabe ist zu vernachlässigen)

damit wir mal ne zahl haben, hab ich's einfach mit 0 bis 25km/h in 8sec überschlagen.
es sind 0,25watt (rechenfehler vorbehalten ;) )
d.h. du musst obwohl die bikes gleich schwer sind (die lrs natürlich auch), bei dem mit den zu den naben verschobenen 100g, beim beschleunigen von 0 auf 25km/h in 8sec ca. 0,5watt weniger leisten... das sind etwa 0,2% von dem was du bei dieser 8sec beschleunigung aufwenden musst :daumen:


so, und damit wir nun endlich zum gesuchten quadrat zurück kommen:
wenn du das gewicht von der mitte nur bis auf den halben radius verschiebst, dann sind es nicht 0,125watt (die hälfte) pro rad sondern nur 0,0625watt also ein viertel.... na, nach was schaut das aus :lol:
 
KOSTI schrieb:
...na, nach was schaut das aus
null komma nochwas watt unterschied klingt für mich nach ner theoretischen kopfgeburt, die man praktisch auf dem beik nicht merkt.
entscheidend ist das gesamtgewicht des LRS,
und ob das gewicht durch ne leichte felge, leichtere nippel oder ne leichte nabe zustandekommt, ist wurscht.


oder is das zu stark verallgemeinert?
 
KOSTI schrieb:
damit wir mal ne zahl haben, hab ich's einfach mit 0 bis 25km/h in 8sec überschlagen.
es sind 0,25watt (rechenfehler vorbehalten ;) )
d.h. du musst obwohl die bikes gleich schwer sind (die lrs natürlich auch), bei dem mit den zu den naben verschobenen 100g, beim beschleunigen von 0 auf 25km/h in 8sec ca. 0,5watt weniger leisten... das sind etwa 0,2% von dem was du bei dieser 8sec beschleunigung aufwenden musst :daumen:

Ich habs mal überschlagen und komme auf 5.4 J (Rechenfehler vorbehalten ;) ;) ). Bei einer Beschleunigung innerhalb von 8s sind das 0.675 W, bei einer Beschleunigung innerhalb von 1s 5.4 W und bei Beschleunigung innerhalb von 1ms 5.4 kW...
Um das Ganze mit der Bike-Mesung zu vergleichen sollte man vielleicht doch mehr wissen ;)
 
dubbel schrieb:
null komma nochwas watt unterschied klingt für mich nach ner theoretischen kopfgeburt, die man praktisch auf dem beik nicht merkt.
entscheidend ist das gesamtgewicht des LRS,
und ob das gewicht durch ne leichte felge, leichtere nippel oder ne leichte nabe zustandekommt, ist wurscht.
mei, is halt das leichtbauforum, hier kommt es eben auch auf kleinigkeiten an. rein rational sind 100g immer wurscht, egal ob am sattel, am rahmen od. an der felge... auf die haxn kommt's an. -> hab trotzdem lauter "plastik" am bike

zum vergleich (wir reden hier ja vom beschleunigen) echte 100g gewichtunterschied bei der selben beschleunigung: das sind dann auch 0,25watt, also auch ned so viel.

als marketingverantworlicher eines felgenherstellers würde ich anpreisen, dass unsere 100g leichtere felge ein watt (2x0,25 + 2x0,25) beim beschleunigen spart... und schon ist man im bereich der bei anderen bikekomponenten diskutiert wird. :daumen:

@rolf: ich hab nur 2Ws :confused:
f=3,4 1/s (bei 2050er reifenumfang)
 
das is mir jetzt peinlich, aber ich muss es zugeben.
ich hab mich da selbst disqualifiziert bw. die rote karte verdient.
hab eben das magazin wieder in der hand gehabt.

in der tat schreibt die bike nix von Watt, sondern gibt die Beschleunigung in Joule an.
das stell ich mal so unkommentiert hin.

also meine grafik stellt nicht W und gewicht, sondern J und gewicht dar.


was haben wir also gelernt?
die behauptung lautet doch, dass für die beschleunigung eines laufrades auch die gewichtsverteilung am laufrad eine rolle spielt.
also eine um x gramm schwerere felge soll für die beschleunigung eine größere rolle spielen als eine um den gleichen betrag schwerere nabe (um es mal einfach zu machen).
1., das stimmt, und das verhältnis ist ein quadratisches
2. es stimmt allerdings nur, wenn die Massen-Verteilung nicht identisch ist (d.h. die Nabe hat eine 20% höhere Masse, die Felge hat eine 20% höhere Masse, die Speichen haben eine 20% höhere Masse - dann wächst auch die Rotationsenergie linear).
3. tatsächlich is der einfluss der massen-verteilung so gut wie nix, nämlich nullkommanochwas.
 
dubbel schrieb:
das is mir jetzt peinlich, aber ich muss es zugeben.
ich hab mich da selbst disqualifiziert bw. die rote karte verdient.
hab eben das magazin wieder in der hand gehabt.

in der tat schreibt die bike nix von Watt, sondern gibt die Beschleunigung in Joule an.
das stell ich mal so unkommentiert hin.

also meine grafik stellt nicht W und gewicht, sondern J und gewicht dar.
na ist doch halb so wild, ist ja fast das selbe wird halt nur noch durch die zeit geteilt und ändert ja nix an der aussage.

dubbel schrieb:
3. tatsächlich is der einfluss der massen-verteilung so gut wie nix, nämlich nullkommanochwas.
ich würde nicht ganz so negativ argumentieren: richtig ist nämlich auch, dass in reifennähe gespartes gewich, beim beschleunigen fast doppelt so viel bringt wie an der nabe gespartes.
 
Rolf schrieb:
Ich hab mal wieder einen Faktor 0.5 vergessen, ausserdem mit f = 4 Hz gerechnet (Umfang = 1.8m,bei r = 0.3m und 2 *Pi = 6 :) )...

ja ja, der faktor... sag ma mal einfach der albert ist schuld :lol: der hat den faktor bei seiner formel ja auch weggelassen :lol:

1,8m umfang, fährst auf der felge oder wie ;) (mein umfang ist mit nem 2,1er reifen und der radius von 0,3m ist bei mir ein kreis im felgenbereich)
 
dubbel schrieb:
tatsächlich is der einfluss der massen-verteilung so gut wie nix, nämlich nullkommanochwas.

KOSTI schrieb:
ich würde nicht ganz so negativ argumentieren: richtig ist nämlich auch, dass in reifennähe gespartes gewich, beim beschleunigen fast doppelt so viel bringt wie an der nabe gespartes.

ergo: beim mountainbike (häufiges beschleunigen / langsamere geschwindigkeit) ist das gewicht und die massenverteilung doch entscheidend, beim rennrad (konstante und hohe geschwindigkeit) dagegen eher zu vernachlässigen... (zumindestens physikalisch - der kopf sagt mir immer noch was anderes :p )
 
da muß ich doch noch mal einhaken:

ich hatte vor geraumer zeit mal einen thread gestartet, wo ich folgende frage (die mir aber niemand so richtig beantworten konnte!!) gestellt habe:

wie kann man den punkt bestimmen, wo ein reifen mit einem SEHR GUTEN ROLLWIDERSTAND/aber höherem gewicht (z.b. racing ralph, nokian nbx lite oder michelin wildgripper comp s light) sich günstiger auf den kraftverbrauch auswirkt als ein SEHR LEICHTER/aber mit schlechterem rollwiderstand behafteter reifen (z.b. explorer ss, twister ss, kenda flyweight etc.) ???

ich fahre deshalb vorne explorer ss und hinten den twister ss, weil die kombi a) leicht ist, b) gut rollt (können die o.g. aber inzwischen besser!) und c) optisch gut zueinander paßt. der grip am hinterrad mit dem twister reicht mir, daher gibt es keinen grund, hier einen schwereren reifen auszuziehen, es sei denn ich fahre in der summe damit schneller!!!

es geht hierbei natürlich um xc und marathons!!!!
 
*adrenalin* schrieb:
ergo: beim mountainbike (häufiges beschleunigen / langsamere geschwindigkeit) ist das gewicht und die massenverteilung doch entscheidend,
gewicht sowieso, das war ja nicht die frage.
und massenverteilung?
sofern du einen vorteil von 0,25 W über 8 sekunden als entscheidend bezeichnen willst... :rolleyes:



und ich hab noch nie kapiert, was der rollwiderstand von reifen beim beiken (xc und marathons = abseits der strasse) aussagt.
 
Ich denke, daß das alles schöne Marketing-Gags sind.
Was bringt niedriger Rollwiderstand eines Reifens im Schlamm?
Was bringt er auf Schotter, wenn ich über viele kleine Steinchen drüber muss,
die den Reifen dann auch noch etwas verformen?

Mir fehlt da auch etwas der Realitätsbezug.
Dann wird auch noch über 2 oder 3 Watt diskutiert, wo ich 250 Watt Leistung bringe.

Ich habe aber nochmal eine Frage zur Masseverteilung bzw. zum Gewicht der Laufräder:
Ist es nicht so, daß beim Fahren dem Grunde nach der Untergrund unter mir "wegläuft"?
Ist die Geschwindigkeit am Reifen dann nicht gleich der Geschwindigkeit auf dem Tacho?
Bedeutet das dann nicht, daß ich mein Bike, mich und die Laufräder auf die gleiche Geschwindigkeit beschleunigen muss?
Und würde das dann nicht bedeuten, daß es egal ist, wo ich das Gewicht
einspare?
Die bisherige Argumentation verstehe ich ja, solange ich nur die Laufräder beschleunigen muss bzw. höher beschleunigen muss als den Rest des "Systems MTB".

Und noch eine andere Frage, die aber nicht unbedingt zum Thema passt:
Wie hoch ist die "Geschwindigkeit über Grund" am oberen Punkt des Laufrades?
Doppelt so hoch wie die tatsächliche Geschwindigkeit, genauso hoch?

Kann mir jemand diese Fragen beantworten bzw. dieses erklären?
 
Deine Betrachtungen sind für die Aerodynamik des Laufrades wichtig. Oben hast du den doppelten Speed unten steht die Speiche. Deshalb sind Messerspeichen und Speichenanzahl ab höheren Geschwindigkeiten schon messbar. Gleiches gilt natürlich für Reifenbreite und Profil. Natürlich kann man auch für diese Effekte sagen, dass sie nur geringfügig sind. Aber in der Summe ergibt sich halt ein optimiertes Laufrad.
 
Ein Aspekt wurde hier völlig ausgespart, 250gr. weniger Gewicht sind 250gr. weniger an Masse die beim Federn beschleunigt und abgebremst werden müssen. IMHO wird sich ein leichterer LRS auch in einer besseren Federung, sprich Kontrolle und einem besserem Komfort niederschlagen, oder nicht?
 
Bergsieger schrieb:
.......Und noch eine andere Frage, die aber nicht unbedingt zum Thema passt:
Wie hoch ist die "Geschwindigkeit über Grund" am oberen Punkt des Laufrades?
Doppelt so hoch wie die tatsächliche Geschwindigkeit, genauso hoch?

Kann mir jemand diese Fragen beantworten bzw. dieses erklären?


Die "Geschwindigkeit über Grund" am oberen Punkt d. LR ist wesentlich höher als die "untere" V. Ähnlich dem Rotorblatt eines Helis dessen Rotorblatt, das der Bewegungsrichtung des H. entgegengesetzt ist wesentlich schneller ist. Wieviel, habe ich vergessen, muß nochmal nachschauen. (Diese begrenzt u.a. übrigens die Vmax des Helis) Das nur nebenbei.
 
1) ich frag mich immer noch, was der rollwiderstand von reifen beim beiken (xc und marathons = abseits der strasse) aussagt.


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2)
bernd22 schrieb:
250gr. weniger Gewicht sind 250gr. weniger an Masse die beim Federn beschleunigt und abgebremst werden müssen. IMHO wird sich ein leichterer LRS auch in einer besseren Federung, sprich Kontrolle und einem besserem Komfort niederschlagen, oder nicht?
nein, nicht:
das laufrad gehört zur ungefederten masse.


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3)
Daacks schrieb:
Die "Geschwindigkeit über Grund" am oberen Punkt d. LR ist wesentlich höher als die "untere" V. Ähnlich dem Rotorblatt eines Helis dessen Rotorblatt, das der Bewegungsrichtung des H. entgegengesetzt ist wesentlich schneller ist. Wieviel, habe ich vergessen
geschw. am oberen punkt des LR = doppelte geschw.
geschw. am unteren punkt des LR = 0
geschw. in der mitte des LR = "Geschwindigkeit über Grund"
 
dubbel schrieb:
bernd22 schrieb:
250gr. weniger Gewicht sind 250gr. weniger an Masse die beim Federn beschleunigt und abgebremst werden müssen. IMHO wird sich ein leichterer LRS auch in einer besseren Federung, sprich Kontrolle und einem besserem Komfort niederschlagen, oder nicht?
2)
nein, nicht:
das laufrad gehört zur ungefederten masse.

Wieso sollte bernd22's Antwwort falsch sein, wenn du doch das gleiche schreibst? :confused:
Natürlich bedeutet weniger ungefederte Masse bessere Federungseigenschaften!
 
dubbel schrieb:
......
geschw. am oberen punkt des LR = doppelte geschw.
geschw. am unteren punkt des LR = 0
geschw. in der mitte des LR = "Geschwindigkeit über Grund"

Denkfehler: Wenn eine Var. =0, dann alle anderen auch null. Also......?

Ich muß weg.
 
J-CooP schrieb:
Wieso sollte bernd22's Antwwort falsch sein, wenn du doch das gleiche schreibst?
Natürlich bedeutet weniger ungefederte Masse bessere Federungseigenschaften!
zwei gedankenexperimente:
1. ich fahre mit einem fully eine strecke, und dann mit einem beik mit größerem anteil an ungefederter masse. ich vermute, dass dann die federungseigenschaften schlechter sein werden.
2. wenn ich mit dem gleichen beik die gleiche strecke fahre und einmal leichte und einmal schwere laufräder dranhabe, der absolute anteil an gefederter masse aber gleich bleibt - was ändert sich dann?


---------------
@daacks: versteh ich nicht.
 
@dubbel

(dacht auch lange du waerst n maschbauer auf grund des nicks :rolleyes: )

du und auch die bike scheinen ein wenig falsch an die sache ran zu gehn....

du und bike sprechen von leistung...die is aber egal, weil leistung arbeit/zeit is....da die scheinbar die zeit nich angegeben haben bleibt zu vermuten dass die die zeit ga nicht beruecksichtigt haben.

is jetz schon n paar ma erwaehnt worden, entscheident is die gespeicherte energiemenge und die steigt ungefaehr quadratisch mit der masse der felge(und reifen)
da die speichen aber auch noch was wiegen und die nippel und daraus auch noch n massentraegheitsmoment ruehrt is das gewicht der felge nicht allein fuer das massentraegheitsmoment verantwortlich

du kannst keine absoluten angaben darueber machen wie du musst 10watt mehr treten um dieses oder jenes laufrad zu beschleunigen, wenn ueberhaupt kannste sagen, du musst 3 sekunden lang 10 watt mehr treten um auf die gleiche geschwindigkeit zu kommen

deswegen kannste das ergebnis in der bike zieml. knicken.
ich weiss nich wie die gemessen haben, aber sollte ich so n test durchfuern wuerd ich die laufraeder nich beschleunigen(weil das laesst sich schei$$e messen) sondern abbremsen und dann die dauer angeben die die raeder brauchten um runter gebremst zu werden....

ich rechne ma n einfaches beispiel vor um die zusammenhaenge ganz grob dar zu stellen.
nabe: 200gr. (billiger vorderradnabe..ums zu vereinfachen geh ich davon auss dass die ganze masse in einem ring mit nem durchmesser von 30mm vereint is, da das ergbnis eh so mini klein is kann man die vereinfachung ruhig begehn)
massentraegheitsmoment waer dann in etwa 0.000045kgm²
speichen, 32 stueck, dt comp, zur vereinfachung angenommen laenge 300mm, radial vom zentrum aus, gewicht kompl. 200gr.
massentraegheitsmoment:0.006kgm²
nippel: gewicht 40gr.(messing) abstand zum zentrum 320mm=>0.0041kgm²
felge:
400gr. version, durchmesser 660mm massentraegheitsmoment 0,044kgm²

die einzelnen massentraegheitsmomente werden jetz einfach addiert, entsprechend sieht man dass die nabe zu vernachlaessigen is bei der bestimmung des massentraegheitsmoments.

also theta gesamt = 0.054kgm²
um die laufraeder jetz ohne reifen auf ne geschwindigkeit von 36km/h zu beschleunigen was rund 5U/s entspricht brauchste jetz:
angenommen du nimmst dir 3sekunden dafuer zeit dann musste n moment von rund 0.6NM ueber 3sekunden und rund 7,5 Umdrehungen (die zwei pi nich vergessen)erzeugen....entsprechend insgesamt ganz grob 15ws arbeiten und gut 5W leistung bringen

mit reifen(sagen wir ma 600gr. mittl. durchmesser 70cm):
=>0.0735kgm² =>gesamt traegheitsmoment 0.12875kgm² => moment 1.35Nm =>32Ws=> 10W

die rechnung gilt jetz aber nur wenn die zeit 3sekunden betraegt....wird die zeit kleiner, z.b. 2sekunden waer die noetige leistung um den faktor 1.5groesser, die arbeit aber die gleiche, waern die reifen jetz doppelt so schwer waer die leistungsaenderung zwischen dem system mit und ohne reifen doppelt so gross, entspr. braeuchte man 15 statt der 10W..gleiches gilt fast fuer die felge...diese macht 80% des massentraegheitsmoments des gesamten laufrads OHNE REIFEN aus...entspr. wuerde der energieverbrauch bei der doppelten masse um 80%steigen gegenueber dem andern system(OHNE REIFEN)

jetz kann sich jeder hoffentl. selbst n bild machen wie viel es beim beschleunigen und bremsen in etwa ausmacht....stellt sich die frage wie oft man tatsaechlich das rad kompl. neu beschleunigen muss, entspr. wirds je nach fahrer und untergrund starke variationen geben
 
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