Dreh-Momente am Dienstag: Rotierende Massen

Die Diskussion um Laufrad-Größen ist in aller Munde – und oft ist in diesem Zusammenhang auch von rotierenden Massen zu hören. Doch was sind rotierende Massen überhaupt? Wie wirken sich diese auf das Fahrverhalten aus? Und ist mehr in diesem Fall auch schlechter? In der neuen Ausgabe von Dreh-Momente am Dienstag hat sich Stefanus zu diesem Thema Gedanken gemacht!


→ Den vollständigen Artikel „Dreh-Momente am Dienstag: Rotierende Massen“ im Newsbereich lesen


 
...grundsätzlich richtig, aber das gilt nur für den quasi statischen Bereich und dann ist die Schleppkurve eine Funktion des Lenkwinkels.
Im dynamischen Bereich eines sportlich bewegten MTB befinden sich Vorder- und Hinterrad in permanenten Schlupf und dann ist das Hinterrad eventuell sogar auf einer größeren "Umlaufbahn" unterwegs oder auf einer deutlich kleineren, beim Untersteuern des Vorderrades.
Grau ist alle Theorie :winken:
Ich redete vom fahren und nicht vom schreddern. Dafür braucht man keine theorie, man macht es einfach, absichtlich oder unfreiwillig.
:bier:
 
Ich redete vom fahren und nicht vom schreddern. Dafür braucht man keine theorie, man macht es einfach, absichtlich oder unfreiwillig.
:bier:
Weiß nicht recht ob das nur eine Floskel sein soll aber es gibt kein sportliches Fahren ohne Schlupf.
Eigentlich gibt es gar kein Fahren ohne Schlupf sobald Antriebs-, Verzögerungs- oder Fliehkräfte im Spiel sind.
Welchen Schlupf man zuläßt, dass muss man im Rahmen der Zielorientierung planen und umsetzen. Darüber hinaus gibt es natürlich noch den ungewollten Schlupf von dem man in bestimmten Umständen überrascht wird.
Schreddern ist für mich das stumfsinnige und stümperhafte Einsetzen der Hinterradbremse weil man es einfach nicht drauf hat.
Sogar im motorisierten Zweiradbetrieb auf der Straße hat der gewollt durchfahrene Schlupfbereich große Bedeutung wenn man sportlich erfolgreich sein will.
Bierchen von mir aus gerne :bier: aber nicht so rausstehlen aus schwachen Aussagen.
 
...Bierchen von mir aus gerne :bier: aber nicht so rausstehlen aus schwachen Aussagen.
Schwache aussage? Nein. In der betrachtung von idealen rollvorgängen zauberst du den deus ex machina schlupf hervor. Das habe ich ironisiert. Ach ja, ein eigentlich passendes emotikon habe ich nicht gefunden. Da lassen wir es besser.
 
@DR_Z und @Oldie-Paul und andere User
Ihr erklärt hier einige Effekte und das auch anschaulich, allerdings sollte man hier immer anmerken, dass die "Physik des Fahrradfahrens" nicht abschließend wissenschaftlich geklärt ist und unter Physikern keine Einigkeit über die Begründung von allen fahrphysikalischen Phänomenen besteht. Daher sind auch die heutigen Geometrien zu einem gewissen Teil empirischer Natur und haben sich über die Jahre hin entwickelt. Rein physikalische sinnvoll begründbar ist das nicht alles, auch wenn es gerne so verkauft wird.

Wer mehr dazu lesen will findet genug im Internet (und wird dann auch hier und da auf die größeren und kleineren Widersprüche stoßen), z.B. hier:
https://www.uni-muenster.de/imperia...tionen/409_gleichgewicht_auf_zwei_r__dern.pdf
http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/neues-freihand-fahrrad-die-masse-macht-s-a-756544.html
https://www.spektrum.de/news/die-physik-des-fahrradfahrens/1427189
 
@DR_Z und @Oldie-Paul und andere User
dass die "Physik des Fahrradfahrens" nicht abschließend wissenschaftlich geklärt ist
Ich stimme dir gerne zu, dass nicht alle Effekte wissenschaftlich und damit in Formeln gegossen nachgewiesen und analysiert sind.
Das ist für uns eigentlich auch unwichtig. Viele große Erfindungen der Menschheitsgeschichte wurden ohne ein Fünkchen Wissen über die dazu gehörenden physikalischen Gesetzmäßigkeiten gemacht, deren Verbesserungen ebenfalls. Sie entstanden durch menschliche Phantasie, ausprobieren und genaues Beobachten. Ich denke, dass die Genies der MTB-Branche heute immer noch beides brauchen, die Wissenschaft genau so wie das Versuchslabor, welches oft die Cracks in unserem geliebten Sport sind. Die liefern dann im Fahrversuch die Informationen die uns am Ende schneller weiter bringen. Der Physiker darf dann anschließend wieder rechnen und verzweifelt daran.
Ist das nicht geil :daumen:
Die Diskussion zu "dreh-momente am dienstag" ist für alle, die sich etwas Neugier am technischen Untersatz bewahrt haben, eine tolle Fundgrube und auch ein Prüfstein wie es um das eigenen Wissen steht. :bier:
 
Na klar gibt es noch große Wissenslücken - ich sag nur "Reibung".. Deswegen bin ich auch Ingenieur und nicht Physiker geworden. :D
 
Ich kann dir empfehlen den Artikel zu lesen. Insbesondere überraschend für mich war, dass das Drehmoment von der Kreiselbewegung so klein ist, dass es fast vernachlässigt werden kann.

im artikel wird die winkelgeschwindigkeit des lenkers aus der winkelgeschwindigkeit bei der fahrt auf einer kreisbahn berechnet, also v/r, wobei v die bahngeschwindigkeit und r der radius der kreisbahn. das hat mit dem gegenkenken gar nichts zu tun. beim gegenlenken kannst du nach der statik theorie, nach der die kurven einleitung lediglich durch die gewichtsverlagerung durch nachlauf bei der lenkerdrehung erzeugt wird, den lenker unedlich schnell drehen und damit ein unendliches kippmoment erzeugen. aber spaß bei seite, beim gegenlenken kann die winkelgeschwindigkeit des lenkers viel größer sein als bei der o.g. annahme. außerdem hat das kippmoment dann einen entgegengesetzten drehsinn, siehe bild unten. damit sehe die behauptung, kreiselkräfte würden beim radfahren keine rolle spielen, im artikel als nicht bestätigt. man darf nicht vergessen, das zweiradfahren, wie es beim downhill praktiziert wird, hat völlig andere randbedingungen als normales zweiradfahren.

kreiselkrfteayuoi3qm7pe.jpg
 
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... damit sehe die behauptung, kreiselkräfte würden beim radfahren keine rolle spielen, im artikel als nicht bestätigt.
Geht das schon wieder los! In welchem geschwindigkeitsbereich sie eine rolle spielen, haben Klein und Sommerfeld schon 1910 beschrieben. Das ärgerliche ist nur, dass die kreiselkräfte oft bei viel zu geringen geschwindigkeiten für allerlei große wirkung verantwortlich gemacht werden. Niemand hat hier je behauptet, sie würden keine rolle spielen, denn jeder kann diese kräfte und ihre größenordnung(!) durch einfache experimente selber erfahren.
Und hier ein video für alles zusammen und überhaupt.

Tatis schützenfest (szene)
 
rechne mal vor bitte! ansonsten klar, alle mögliche leute erzählen alles mögliche.
Deine formulierung zeigt, dass es völlig sinnlos wäre, auch wenn ich es könnte. Bevor man dicke tut, könnte man ja mal Klein und Sommerfeld in wiki suchen, zb. hier.

Zitat:"Felix Klein und Arnold Sommerfeld stellten 1897 fest, dass sich zwischen 16 und 20 km/h ein stabiler Bereich zum Freihändigfahren befindet. Unterhalb davon reicht der Lenkausschlag, den die Kreiselwirkung verursacht, nicht aus. Fährt man sehr viel schneller, werden keine Kreiselwirkungen mehr spürbar. Die Hinterradspur nähert sich so schnell der Vorderradspur an, dass sich beide zusammen wie ein starres System verhalten. Das Fahrgefühl gleicht dem Fahren in einer schmalen Schiene; das Lenken und damit das Aufrechtbleiben ist erschwert."
Bevor hier kommt, bei welchen geschwindigkeiten jemand noch freihändig gefahren ist: Da muss man dann sehr aktiv durch verlagerung des körpergewichtes lenken. Stabil heißt selbstlenkend, wie das bei Tatis bike im video so schön zu sehen ist.

Die kräfte die auf einen drehenden fahrradreifen wirken, kannst du ja selber mit einer sackwaage messen, ebenso wie seine winkelgeschwindigkeit. Dann kannst du das mit den von allen möglichen leuten benutzte formel für die präzessionsfrequenz vergleichen. Videos wurden ja ausreichend verlinkt.
 
Ja, aber der Lenkeinschlag ist im Vergleich zum Kurvenradius wirklich sehr klein.
Ist es eine optische Täuschung, dass das Vorderrad einen weiteren Radius zu fahren scheint, als das hintere?

Ein Rad kann nur Querkräfte übertragen, wenn ein gewisser Schräglaufwinkel gegeben ist.
Somit ist das beobachtete logisch.
 
In dem Artikel fehlen mir ein paar Aspekte die entscheidend wichtig mit einspielen, zum einem die Größe des Fahrers und sein Gewicht, seine idealerweise dementsprechend größere Kurbel mit der er mit seinem Gewicht und höherer Hebelwirkung auch mehr Kraft pro Kurbelweg pro Radwinkel pro Laufradgröße einsetzen kann, dementsprechend auch sein grundlegend höherer Schwerpunkt auf dem Bike auch die physikalischen Eigenschaften eines größeren Laufrades auf Hindernisse im Gelände fehlen völlig.

Natürlich hat der 29er die besagten Nachteile von 19% ... das heißt aber niccht, dass es 19% schwerer zu drehen ist. Das ist nur ein Bruchteil der Kraft des Fahrers von seinem Maximum!

Nun wiegt der Fahrer aber statt 75kg > 82,5kg und ist statt 1,75m > 1,925m groß (+10%) und hat auch 10% mehr Schulterbreite was ja auch den Lenkerbreite und Vorbaulänge beeinflusst, auch die Radgröße weil der kleinerer Reifen bei ansonsten glechem Aufbau woanders auf der Straße Kontakt hat in Relation zu allem andere was das Lenkverhalten beeinflusst, größerer Reifen weiter vorne, kürzerer weiter hinten
https://www.mtb-news.de/news/forschungsprojekt-mountainbike-vorbaulaenge/
Er hat statt 170mm Kurbel um die 180mm besser 185mm... noch längere Beine noch mehr, hat also mehr Hebelwirkung pro Gewicht in Relation zu seiner eignen Muskelgröße, und mehr Hebelweg pro Kurbelumdrehung... oh und natürlich auch "schwere Beine"... OH NOOOOO... NACHTEIL! ;=)

Er liegt auch höher und brauch ein größeres Laufrad dringend um leichter über Hindernisse zu rollen...
Mit kleinen Skaterollen kann man auch schnell fahren, da hat man sogar 8 Rollen... aber in jedem Schlagloch kannst du hängen bleiben und dich maulen vom aller-feinsten!

Man wird also feststellen, dass ein +1,90m großer Fahrer von 29er profitiert, auußer im "gleich engen Trail wo es auf die Wendigkeit ankommt, der Track wächst ja leider nicht mit! Ein 1,75m Fahrer hat davon natürlich nichts und ist mit seinem kleinerem Satz besser bedient und wendiger. Ob man die engere Wenigkeit als großerer Fahrer unbedingt brauch ist die Frage (Wettkampf), ansonsten lieber groß passend zum Fahrer, denn sprechen wir auch über dicke Wurzeln im Weg aber der Track ist garnich so end wnedig >> besser groß! Es ist kompliziert


Man kann es nicht einfach auf sowas physikalsiches runterreduzieren wie Trägheit oder Gramms Gewicht ohne die Fahrerphysiologie und Bikegeometrie und das Gelände zu berücksichtigen.

Ich bin der Meinung die Radgröße sollte unabhängig vom Gelände erstmal zur Schulterbreite passen (Wettkämpfer haben das nachsehen wählen lieber klein bei engen Trails und bleiben dabei), klingt seltsam, aber kleinere Schultern lenken kleinere Reifen leichter und größere nunmal größere einfacher... man stelle sich nur mal das extrem vor als Kind mit Riesenrad gestreckt am Riesenlenkeroder als Riese ein Kinderrad am Kinderlenker... da wisst ihr schon dass es "passen" sollte, besser ungefähr gleich ;=)

Wenn ihr einen Trail fahrt der so eng wendig geführt ist, dass er für Kinderbikes schon extrem anspruchsvoll ist... da bringts ja auch nichts wenn ihr auf ein Kinderbike steigt ;)

Ihr seid nunmal "GROSS" da nützt euch die ultra geringe rotierende Masse des Kinderbikes und seine hohe Wendigkeit auch nichts mehr... kann man nich fahren ohne abzufliegen oder alles wegbricht unter euch ;)

Für Privat wenn ihr groß seid nehmt lieber 29er... da spricht garnichts gegegen, alles für!
 
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Eine Sache fehlt noch.
Um die selbe Strecke bei gleicher Geschwindigkeit zu hinterlegen muss ein kleineres Rad schneller drehen. Es absolviert mehr Umdrehungen, dabei nimmt die Fliehkraft des Eigengewichts des Rades durch die höhere Rotationsgeschwindigkeit zu und die Felge zieht über die Speichen mehr an der Nabe, die Belastungen Abseits vom Systemgewicht auf dei Räder werden tendentiell größer. Auch die Reibung mit der Luft und die resultierenden erzeugten Eigen-Turbulenzen sind bei einem leicht größeren Rad trotz der größeren Höhe (Stirnfläche) deshalb eher leicht geringer, denn die gesamte Vorderseite und auch Flanke des Reifens reibt(sägt) bei selber Geschwindigkeit langsamer vorwärts durch die Luft als ein kleineres Rad.

29er = Umfang zB 725mm *Pie = ca 2,28m pro Umdrehung = 438,6 U*km
27,5er= Umfang zb 670mm * Pie = ca 2,10m pro Umdrehung = 476,2 U*km

Das 29er dreht also ca 11,1% langsamer

Also Sekunde bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten bleibt der Vorteil gleich , allerdings werden die erzeugten Turbulenzen immer größer und beinträchtigen bei einem MTB-Stollenreifen stark die Aerodynamik. Bei hohen Geschwindigkeiten ist der Vorteil dann in der totalen recht groß.

-15kmh
29er: 1,828 U*s
27,5er: 1,984 U*s

-25kmh
29er: 3,046 U*s
27,5er: 3,307 U*s

-35kmh
29er: 4,264 U*s
27,5er: 4,630 U*s

...
60kmh (bergab auf Asphalt, geduckt, letzten Gang hoher Kadenz ^^... gegen den Wind):
29er: 7,31 U*s
27,5er: 7,937 U*s

Über eine halbe Umdrehung weniger pro Sekunde... fährt schneller ab und bergab ist Gewicht ja eh auch nicht schlecht.

Der Hope-Freilauf klingt da übrigens echt brachial beängstigend... da musst emittreten sonst erschrecken sich die Leute, Sonntagmorgens um 6 mal eben den Berg zum Spass runter -wenn man eh grad wach ist bissel Frühsport - das ist eh der Hit, da fallen alle ausm Bett, die komplette Straße, 2km Abfahrt. bsssssssss ...xD
 
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So ein Blödsinn!
Fahrgeschwindigkeit ist gleich Umfangsgeschwindigkeit des Rades und somit unabhängig vom Raddurchmesser.
Über die Theorie zur Naben- und Speichenbelastung bekomme ich einen Lachkrampf
 
Der Umfang eines Kreises ist also nicht von seinem Durhcmesser abhängig... ist ja mal was neues im Universum! Ich bekomm auchn Lachkrampf von deinem Einwand!

Ich hab dir das extra nochmal oben vorgerechnet.
Umfang ist gleich Durchmesser * Pie
Und zum Thema Naben und Speichenbelastung, Fliehkraft sollte dir ein Begriff sein, zB vom Kettenkarusell.
Deine Beschleunigung nimmt dabei zu. Das gleiche passiert beim Rad nur senkrecht stehend radial in alle Richtungen. Bei hohen Umdrehungszahlen ist das deutlich mehr als 1G... das kennt man auch von gewissen Fahrgeschäften die so schnell rotieren das einem das Grinsen nach hinten fliegt ;)

Kraft ist Masse mal Beschleunigung.
1kg hat mehr Kraft wenn es schneller beschleunigt wird... deshalb übt deine Radmasse höhe Zugkräfte über die Speichen auf der Nabe aus, bei einem größeren Radumfang entsprechend weniger pro Geschwindigkeit (kmh) - sollte sie natürlich aushalten, das war garnicht der Punkt.
 
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Der Umfang eines Kreises ist also nicht von seinem Durhcmesser abhängig... ist ja mal was neues im Universum! Ich bekomm auchn Lachkrampf von deinem Einwand!
Du Schlaumeier!
Bei dir hapert es nicht nur mit der Mechanik sondern auch mit dem Leseverständnis.
Ich schrieb Umfangsgeschwindigkeit und nicht Umfang.
Die Umfangsgeschwindigkeit des Rades ist ohne Schlupf zum Untergrund immer gleich der Fahrgeschwindigkeit wenn man für die grundsätzliche Betrachtung mal die Reduzierung des Radius am Aufstandspunkt vernachlässigt.
 
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