Ich weiß jetzt nicht genau, was dein Punkt ist…
Bei Schwingung ist das im ungedämpften Fall mit einmaliger Anregung sehr einfach, der Fall spielt aber beim Radfahren keine Rolle. Alles andere, speziell mit unregelmäßiger Anregung, wird sehr schnell sehr kompliziert.
Was jetzt die Frage der Feder betrifft: im Wesentlichen geht es dabei darum, dass potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt wird und umgekehrt. Das ist mal der Grundvorgang der Schwingung. Die kinetische Energie kommt initial in aller Regel durch einen Impulsübertrag von außen ins System, also etwa durch einen Schlag beim Fahren. Die potentielle Energie lässt sich bei den Federn letztlich immer auf elektrische Potentiale von Atomen oder Molekülen zurückführen, bei der Stahlfeder ist das nicht anders als bei der Luftfeder. Bei der Stahlfeder bietet halt das metallische Gitter der Stahllegierung den Rahmen, innerhalb dessen sich Abstände durch die Verbiegung im Material ändern; bei der Luftfeder ist der Rahmen das Rohr und der Kolben, und die Abstände der Moleküle werden durch die Bewegung des Kolbens (im Mittel -> Gastheorie) näher aneinander gedrückt, weil sich das verfügbare Volumen ändert. Die Zusammenhänge sind bei den verschiedenen Fällen im Detail unterschiedlich, was sich dann in anderen Kraftverlaufskurven äußert. Wenn man es noch komplizierter haben will, kann man auch die Quantenmechanik bemühen, das ist aber unnötig, weil die vereinfachten klassischen Theorien absolut ausreichende Ergebnisse liefern. Deshalb reicht auch das normale Federgesetz bzw. die Gasdruckgleichung.
Beim
Reifen ersetzt nun der Mantel den Kolben bei der Luftfeder. Unterschiede gibt es in den Freiheitsgraden der Bewegung und auch darin, dass der Mantel eine relevante Elastizität für die Vorgänge aufweist, was der Kolben in der Gabel nicht hat. Die Frage, was da federt - um mal wieder bei der gebräuchlichen Bezeichnung zu bleiben -, ist also im Prinzip müßig. Es geht letztlich immer um die Umwandlung von potentieller in kinetische Energie und umgekehrt. Wie das im einzelnen vermittelt wird, interessiert speziell im Hinblick auf die Dämpfung - was übrigens mechanische Reibung einschließt und deshalb gern in gewollte und ungewollte Dämpfung unterteilt werden kann -, sowie im Hinblick auf die resultierende Federhärte, was letztlich nichts anderes ist als eine Aussage über Frequenzen, die bei den interessierenden Vorgängen eine Rolle spielen.
Dazu vielleicht noch kurz eine Erläuterung:
Bei Schwingungen hängen Energie, Federhärte, Masse des schwingenden Systems, Amplitude und Frequenz zusammen. Wie wir wissen, schwingt letztlich alles. Klopf auf deinen Lenker, bekommst du einen Ton, sprich der Lenker schwingt. Die Federhärte ist aber recht hoch, die Energie klein, das führt zu sehr geringen Amplituden bei hohen Frequenzen. Diese Schwingung ist dir also beim Radfahren ziemlich egal, auch wenn manche damit Geld verdienen wollen, indem sie dir Dämpfungslösungen für diese Schwingungen verkaufen möchten. Soll dann Armpump reduzieren…
Was für uns beim Radfahren wichtig ist, sind Schwingungen, die einerseits eine Amplitude haben, die zum Beispiel für unsere Schwerpunktlage von Bedeutung ist, und zum anderen Frequenzen, mit denen wir umgehen können oder die zumindest die Wirkungsweise unserer Muskeln beeinflussen. Alles andere ist eher weniger wichtig.
Um jetzt den Bogen zum
Reifen zu schlagen: Die Federhärte ist wesentlich bestimmt durch den Luftdruck in Relation zum Volumen. Deshalb ist ein passender Luftdruck wichtig, wenn der
Reifen zum Ausgleich von Unebenheiten dienen soll, und der passende Luftdruck ist dabei auch abhängig von der Reifengröße. Ein wenig spielt da auch die Elastizität des Mantels eine Rolle; der Mantel ist aber vor allem für die Dämpfung von Bedeutung, denn wie man ja von seiner Federgabel weiß, ist die Feder nichts ohne eine passende (!) Dämpfung, deshalb sollte der Luftdruck eines Reifens nicht nur zur Größe, sondern auch zur Karkasse passen. Und letztlich ist noch das Energieniveau von Bedeutung, weshalb schwere und/oder schnelle Fahrer einen anderen Luftdruck fahren.
So, jetzt reicht’s von meiner Seite zu diesem Thema. Der TE ist wahrscheinlich eh schon längst ausgestiegen. Sollte er aber noch da sein: Birne ist okay, es muss halt die richtige Birne sein, und was die richtige Birne wäre, ist durchaus individuell.
