Wie groß ist der Gewichtvorteil

[Benni.]

Hallo, Wollte mal wissen, wie groß der Gewichtvorteil ist. Also wie viel Zeit man auf einer Strecke (ausgangspunt liegt gleich hoch wie Ziel) und bei gleicher Leistung mit weniger Gewicht einspart. Wie kann man sowas rechnen?
Hoffe ihr verteht was ich meine...
MFG Benni.

 

[dubbel]

watt?

 

[hubabuba]

Nee, Sekunden.

 

[downhillschrott]

Es gibt wie allgemein bekannt ist 2 Punkte wo das Gewicht tragend wird:

1. Bei jeder Beschleunigung des Systems
2. Bei Höhenänderungen dazwischen

Ich nehme an Punkt 2 wolltest du bei deiner Frage ausschließen?

Dann folgt Punkt 1. Fährst du die ganze Zeit mit konstanter Geschwindigkeit? Dann reduziert sich die eingesparte Leistung auf den ersten Beschleunigungsvorgang.

Warum: Weil imho auf gerader Ebene und konst. Geschwindigkeit die Erhöhung der diversen Widerstände aufgrund der höheren Masse vernachlässigbar sind.

Da ist es dann fraglich wie lange auf welche Geschwindigkeit beschleunigt wird.

Beschleunigt wird die Masse der translatorisch beschleunigten Teile, also Rahmen, Fahrer sowie die Masse Laufräder wobei letztere eine Rotationsbeschleunigung erfahren.

1. Welchen Beschleunigungsvorgang willst du rechnen?
2. Wo soll die Masse eingespart werden und wieviel? Bei Rahmen, Gabel, Fahrer oder Laufräder? Bei den Laufräder wo? Reifen und Felgen oder Naben, letztere würde ich zur translatorisch beschleunigten Masse zählen aufrgund des geringen wirksamen Radius.

Du mußt dich also schon genauer festlegen.

 

[Benni.]

Ups nein, ich habe die Frage falsch formuliert . Ich meinte bei einem bestimmten Höhenunterschied.
Also wenn z.B. ein Höhenunterschied (100m)von zwei gleich guten Fahrern bewältigt wird, wobei der eine Fahrer samt bike 10Kg schwerer ist. Wie viel min / sec braucht der schwerere Fahrer länger?
Gesamtgewicht der Fahrer ist ja denk ich mal egal...

 

[downhillschrott]

Die Arbeit ist relativ einfach: E(pot)=W=m*g*h

Setze das Gewicht von 2 Fahrern ein. Fahrer1 ist leichter und wird daher weniger Arbeit zu verrichten habe, Fahrer2 schwerer und wird dementsprechend mehr zu leisten haben.

Vorraussetzung ist hierbei konst. Geschwindigkeit, Luftwiderstand, Reibungswiderstände werden vernachlässigt.

Der Unterschied der dir da rauskommt, den kannst du dann imho auf die Zeit umlegen. Also wenn Fahrer1 um 10% weniger Arbeit leisten muß als Fahrer2, dann wird er, gleiche körperliche Leistungsfähigkeit vorausgesetzt, auch um 10% schneller sein.

Nachdem die Masse linear eingeht und du nur einen Vergleich haben willst, mußt du garnichts rechnen sondern du setzt einfach die kg des Gesamtsystems zueinander:

Bsp: Fahrer1+Rad 70kg, Fahrer2+Rad 80kg

70 / 80 = 0,87 -> Fahrer1 benötigt 87% der Zeit von Fahrer2.

Nochmals: Ohne Reibungswiderstände, und konst. Geschwindigkeiten vorausgesetzt.

Denk´ ich mal, mal sehen ob wer anderer Meinung ist.

 

[downhillschrott]

Nachdem du nur einen Vergleich haben willst, sind die Widerstände imho wirklich vernachlässigbar. Denn die unterschiedlichen Reibungswiderstände aufgrund des Gewichtsunterschiedes werden kaum spürbar sein und sind schwierig zu rechnen.

 

[Benni.]

Ich dachte jezt eher an eine Formel, mit der man den Zeitvorteil im Bezug auf den zu überwindenden Höhenunterschied errechnen kann. Also wo man konkret Zahlen einsezen kann
Aber trozdem danke für deine ausführlichen Berichte!
MFG

 

[downhillschrott]

Das kannst du damit ja. Du mußt nur sagen, wie schnell einer der Fahrer das fährt.
Das mußt du in einer Formel auch.. ohne Angaben gehts nicht.. also einfach von 10kg Gewichtsersparnis reden und ansonsten erwarten, daß eine magische Formel alles erledigt, das spielts nicht.

Ich dachte jezt eher an eine Formel, mit der man den Zeitvorteil im Bezug auf den zu überwindenden Höhenunterschied errechnen kann.

Das gibts nicht, kann es nciht geben ohne Angaben. Aber es gibt eine Seite die viele Angaben bereits "versteckt" und mit deinen Angaben rechnet, aber nicht als Vergleich. -> Leistung beim Bergauffahren

Du mußt dich jetzt mit deinen Angaben so lange herumspielen bis du die gleiche Leistung bekommst, dann hast du den Zeitunterschied.

Oder du rechnest es von Hand mit den zugrundeliegenden Formeln. Aber da brauchst du dann mehr Angaben, siehe oben.

 

[Benni.]

Achso
Aber mir ist nich klar, was die Buchstaben in deiner Formel heissen (E(pot)=W=m*g*h)
MFG

 

[dubbel]

google mal unter "potentielle energie".

 

[downhillschrott]

Sorry, damit habe ich nicht gerechnet.

Die Formel liest sich so:

Die potentielle Energie ist gleich die Hebearbeit ist gleich Masse mal Erdbeschleunigung mal Höhenunterschied.

Masse -> Gewicht in kg

Edrbeschleunigung -> 9,81 m/sek² -> ~10

Höhenunterschied in Meter

 

[Benni.]

m/sek2 = N
Dann habe ich die Buchstaben doch richtig geraten
Aber dann kommt ja Nm oder so was heraus. Ich will jedoch eine Formel, mit der ich konkret sagen kann, dass jemand der den Höhenunterschied x bewältigt hat, y min / sec schneller ist als ein Anderer, mit z Kilo mehr auf dem Buckel.
Dass ist ja wenn mich nicht alles täuscht mit deiner Formel nicht möglich oder?
MFG

 

[mete]

m/sek2 = N
Dann habe ich die Buchstaben doch richtig geraten
Aber dann kommt ja Nm oder so was heraus. Ich will jedoch eine Formel, mit der ich konkret sagen kann, dass jemand der den Höhenunterschied x bewältigt hat, y min / sec schneller ist als ein Anderer, mit z Kilo mehr auf dem Buckel.
Dass ist ja wenn mich nicht alles täuscht mit deiner Formel nicht möglich oder?
MFG

Nein: kgxm/s^2 ist N. Nxm sind Joule, also eine Arbeit. Die leistung berechnet sich aus Arbeit pro Zeit: P=W/t, hast Du Deine konkrete Leistung, kannst Du daraus den Zeitunterschied berechnen;

t=W/P

D.h. bei größerer benötigter Arbeit, nimmt auch die Zeit (t) in der diese geleistet werden muss zu (wenn P= const.) Zu beachten bei rotierenden Sachen ist, dass in die Arbeit die Rotationsenergie einbezogen wird und nicht nur die pot. Energie:

Erot ist abh. vom Massenträgheitsmoment und berechnet sich:

Erot=0,5xJxomega^2

wobei:

J= Trägheitsmoment und omega= Winkelgeschwindigkeit= 2xpixf (f= frequenz)

Die Gesamtenergie(=arbeit) errechnet sich dann aus einer Energiebilanz in der alle Größen mit einfließen. D.h. der Rotationsenergieanteil wird umso größer, je größer die Masse der rotierenden Teile (v.a. Laufräder) wird, deshalb ist es auch am sinnvollsten, dort zu sparen.

Ganz einfach.

 

[kleinbiker]

Hallo,

ich fahre auf meinem Speedbike zZt zwei verschiedene Laufradsätz:
Einmal Ksyrium Equipe mit rel. schweren Reifen mit 2996 Gramm für den Laufradsatz komplett.
Zum anderen einen Ksyrium SL mit Supersonic Reifen und einem Gesamtgewicht von gerade mal 2194 Gramm.

Auf einer für das Sauerland nicht allzubergigen Hausrunde fahre ich mit beiden Laufradsätzen exact die gleiche Zeit&Geschwindigkeit. Im zweifel bin ich sogar mit dem Leichten Laufradsatz langsamer!!!

Wenn es jedoch berghoch geht, bin ich etwa 5% schneller bzw brauch für eine Steigungsstrecke x anstatt 9:10 Min nur 8:40 min. Da ich ja aber insgesamt nicht schneller bin, verliere ich in den Abfahren bzw. im flachen ganz leicht.



Irgendwo hatte ich mal einen Link zu einer Homepage, die einem die Bergauffahrleistung errechnet hat. Dabei konnte auch das Bikegewicht berücksichtigt werden. Sollte ich den noch finden, werde ich ihn hier posten.

Grüße
kleinbiker

 

[Milli]

Oh man!
Da zeigt sich, wer von Physik keine Ahnung hat, und wer von Physik überhaupt keine Ahnung hat...
Naja, viel Spaß beim Rechnen.
Milli

 

[checky]

genau, da sind nämlich einzig & allein die Laufräder dran schuld, nicht der Fahrer, die Temperatur, der Luftdruck, die Kleidung, die Schuhe, das Essen, ne Blähung, der Wind oder gar die vielen Fußgänger, Hundehaufen, Verkehrsraudies die man umrollen muß, & was weiß ich nicht noch alles, nein nur die Laufräder
Hätte so auch von Nino sein können

 

[mete]

Oh man!
Da zeigt sich, wer von Physik keine Ahnung hat, und wer von Physik überhaupt keine Ahnung hat...
Naja, viel Spaß beim Rechnen.
Milli

Das lässt sich leicht sagen, wenn das eigene Posting auf so tollen Argumenten bzw, Gegendarstellungen basiert, wie bei Dir.

@checky: Klar gibt es Faktoren, die entscheidender sind, aber davon war hier nicht die Rede bzw. diese müssen dabei vernachlässigt werden. Es gibt hier in dem tollen Forum anscheinend nur noch Leute, die:

a.) nicht lesen, bzw. was sie lesen nicht richtig interpretieren können, und
b.) Die in der Unterstufe noch nie was von Argumentation gehört haben, so mit Pro und Contra, um mal die einfachste Form zu nennen, nein, da wird einfach gesschrieben: Du Spast, Depp, Idiot, boaah bist Du dumm, Du stinkst...

So kostbar ist eure Zeit nun auch nicht, dass ihr eure Kritik nicht in vernünftige Sätze fassen könnt. V.a., wenn man so ein unnützes Zeug wie 80% der Postings hier verfasst. Aber internet ist ja schon was Schönes

 

[checky]

@checky: Klar gibt es Faktoren, die entscheidender sind, aber davon war hier nicht die Rede bzw. diese müssen dabei vernachlässigt werden.

HiHi, ja natürlich großer, theoretisch argumentierender Meister

Klar kann (und muß es vielleicht bei der ursprünglichen Fragestellung auch) rein theoretisch argumentiert werden,
wenn ich dann aber lese, das Mr.X mit dem LRsatz schneller die Hausrunde fährt als mit dem anderen LRsatz, so ist das höchst lächerlich & entbehrt jeder Grundlage. IMHO spielen in dieses Thema zu viele andere Faktoren noch mit rein, als das es so nüchtern betrachtet werden kann & dann werden evtl. von nicht ganz so praxisbezogenen Leuten völlig falsche Rückschlüsse gezogen.
Beantwortet man die tatsächlich gestellte Frage, so hat diese AW auf die Praxis keinerlei Relevanz & genau das scheinen hier einige völlig aus den Augen zu verlieren.

btw: benutz doch einfach Deine Ignore Liste

 

[Thunderbird]

Wie sieht's eigentlich mit fertigen Rechenlösungen für Mathe-hasser aus?

Ein Freund hat mal per HAC-Software berechnet, dass sein Stahlbike
ihn ca. 90 Sekunden im Vergleich zu meinem 5 Kilo leichteren Bike bei einem
Uphillrennen mit 450 Hm gekostet hat. Leider weiß ich die Zahlen nicht mehr genau.
Vorgehensweise war so: HAC-Aufzeichnung vom Rennen nehmen und einfach
die "Benutzerdaten" um das fragliche Gewicht reduzieren => voilà kommt der
Zeitunterschied raus. Dabei ist egal, ob der HAC die geleisteten Watt ganz
genau anzeigt, oder nicht. Der Unterschied müsste stimmen.

Bergab spielt sowieso die Fahrtechnik eine viel größere Rolle, als das Gewicht.

Thb

 

[Maxe_Muc]

Ein Freund hat mal per HAC-Software berechnet, dass sein Stahlbike
ihn ca. 90 Sekunden im Vergleich zu meinem 5 Kilo leichteren Bike bei einem
Uphillrennen mit 450 Hm gekostet hat. Leider weiß ich die Zahlen nicht mehr genau.

steht doch oben schon: wenn man nur die reine Hubarbeit nimmt geht das proportional zum Gewicht.

Heißt also (z.B. für 100 kg und 700 Höhenmeter/Std.) bei 5 kg Erleichterung 5% Arbeitsersparnis entsprechnd 5% Zeitersparnis. Hier demnach ((450/700)*3600)*0,05= 116 (Sekunden)

Die Physiker verzeihen bitte den Einheiten-Wirrwarr....

Was mir noch nicht klar ist: gehen die Laufräder wirklich mit der Rotationsenergie ein? Heißt also, bergauffahren ist wie dauerhaft beschleunigen?

Jetzt dürfen die Physiker ;-)

 

[from-scratch]

Auch bei konstanter Geschwindigkeit hat Leichtbau einen Einfluß auf die Geschwindigkeit: Jedes Teil der rotierenden Masse wird ständig beschleunigt und wieder abgebremst.

Ein Reifen bewegt sich z.B. mit dem Teil, das auf der Fahrbahn aufliegt nicht, wohingegen die gegenüberliegende Seite sich mit doppelter Laufradgeschwindigkeit bewegt. Das ist auch der Grund dafür, dass manche Laufräder anders herum eingespeicht sind, damit das Gewicht der Nippel an der Nabe ist. (Bitte nicht nach dem Laufrad fragen, ich hab' das Ding nur einmal gesehen).

Generell ist die Kraft, die mit der rotierenden Masse verlorengeht um so höher, je weiter aussen die Masse von der Achse entfernt liegt. Entsprechend Euler kann man das auch noch einmal anders sagen:

Da jedes um eine freie Achse rotierende Massenteilchen vermöge der Trägheit in seiner zur Achse senkrechten Drehungsebene zu verharren strebt, so muss auch die freie Achse selbst das Bestreben zeigen, ihre Richtung im Raum zu bewahren, und wird einer Kraft, welche sie aus dieser Richtung bringen will, einen um so größeren Widerstand entgegensetzen, je größer das Trägheitsmoment und die Winkelgeschwindigkeit des rotierenden Körpers sind.

 

[downhillschrott]

Auch bei konstanter Geschwindigkeit hat Leichtbau einen Einfluß auf die Geschwindigkeit: Jedes Teil der rotierenden Masse wird ständig beschleunigt und wieder abgebremst.

Kein weiterer Kommentar.

 

[mete]

Kein weiterer Kommentar.

Ohne Dir jetzt zu nahe treten zu wollen, meine obige Kritik scheint dezent abgeprallt zu sein. Genau solche Postings meine ich, schreib einfach hin, was (deiner Meinung nach) falsch ist

@checky: Ignore Liste schön und gut, aber ich benutze doch ein Forum nicht, um die anderen zu ignorieren, außerdem gehe ich davon aus, dass er hier noch erklären wird, warum wir alle Physik- Idioten sind. Zugegeben, das ganze ist sehr vereinfacht und sehr abstrakt, bzw. sinnlos, da, wie Du ja schon geschrieben hast, meist ganz andere Faktoren eine viel größere Rolle spielen, aber egal.

 

[Thunderbird]

@ Maxe_Muc: der HAC rechnet noch Luftwiderstand und Rollwiderstand mit ein.
Ich hänge ja der nicht-Rotations-Religion an (d.h. es ist egal, wo das Gewicht hängt),
bin aber zu dumm, es zu beweisen. Der Glaube versetze aber bekanntlich Berge.

Ein Reifen bewegt sich z.B. mit dem Teil, das auf der Fahrbahn aufliegt nicht, wohingegen die gegenüberliegende Seite sich mit doppelter Laufradgeschwindigkeit bewegt.

Sicher?
Wieso macht dann das Laufrad dann keinen auf Ziehharmonika?
Die relative Geschwindigkeit aller Punkte des Laufrades zueinander ist gleich.
Also auch die Geschwindigkeit der Felge zur Nabe, sonst würde sich was aufwickeln.
Kommt im Schnitt dann nicht die gleiche Geschwindigkeit raus, die der Rahmen hat?
Rechne es mir doch bitte mal konkret vor, ich bin unwissend und neugierig.

... manche Laufräder anders herum eingespeicht sind, damit das Gewicht der Nippel an der Nabe ist. (Bitte nicht nach dem Laufrad fragen, ich hab' das Ding nur einmal gesehen).

Alle Shimano RR-Laufräder ab WHR-550 zum Beispiel.

Da jedes um eine freie Achse rotierende Massenteilchen vermöge der Trägheit in seiner zur Achse senkrechten Drehungsebene zu verharren strebt, so muss auch die freie Achse selbst das Bestreben zeigen, ihre Richtung im Raum zu bewahren..

Meine Achsen sind nicht frei, sondern fest mit dem Rahmen verbunden und
genau das ist meine ich das Problem, das viele bei der Berechnung haben.

Thb