Sendung vom 10. April 2011
Gereon Schmitz fragt:
Im Stand kann man auf einem Fahrrad kaum das Gleichgewicht halten, aber sobald man eine gewisse Geschwindigkeit erreicht hat, fährt es sich erstaunlich leicht. Die Kopfball-Reporter Ulrike Brandt-Bohne und Burkhardt Weiß klären, warum das so ist, und bauen zum Beweis ein Rad, auf dem man garantiert nicht fahren kann.
Jedes Fahrrad kippt; ständig und bei jeder Geschwindigkeit.
Fahrradfahrer wenden deshalb einen Trick an: Sie neigen sich
abwechselnd von einer Seite zur anderen, um das Fallen zu
verhindern. Aus diesem Grund fahren Radfahrer immer in
Schlangenlinien. Entscheidend für die Stabilität ist
dabei in erster Linie die Fliehkraft, die während der
Kurvenfahrt nach außen drückt. Wenn man nach links
kippt, muss man den Lenker nach links einschlagen. Die nach rechts
gerichtete Fliehkraft richtet einen dann wieder auf. Je
größer die Geschwindigkeit, desto stärker ist
dieser Effekt. Daher hält man bei höherem Tempo auch
leichter die Balance.
Ganz ohne Lenkbewegungen kann man also offensichtlich nicht
Fahrrad fahren, oder doch? Ulrike und Burkhardt probieren das im
Studio aus: Sie schrauben den Lenker fest und Burkhardt versucht,
mit dem starren Lenker zu radeln. Wie diese Fahrt ausgeht, sehen
Sie im Film. Eine Erkenntnis bleibt: Fahrradfahren ohne
Schlangenlinien ist nicht möglich. Das merkt man
spätestens, wenn man mit Vorder- und Hinterrad in eine
Straßenbahnschiene gerät: Man kippt augenblicklich um
– ganz egal, wie gut man das Radfahren beherrscht.
Erstaunlicherweise braucht es nicht einmal einen Fahrer, um das Rad
im Gleichgewicht zu halten. In einem bestimmten
Geschwindigkeitsbereich bei etwa 20 km/h schafft das ein Fahrrad
nämlich auch ganz alleine. Das Rad gleicht dann
selbstständig die entstehenden Schräglagen aus und kann
sogar kleine Stöße verkraften. Ulrike und Burkhardt
testen das auf einem Rollentrainer.
Verantwortlich dafür ist in erster Linie die Konstruktion der
Gabel. Sie zeigt immer ein wenig nach vorne, so dass das Vorderrad
immer ein Stückchen hinter der gedachten Verlängerung der
Gabel den Boden berührt. Durch diesen sogenannten Nachlauf
wirken verschiedene Hebelkräfte auf den Vorderreifen. Sobald
sich das Fahrrad zur Seite neigt, haben diese Hebelkräfte
wiederum den Effekt, dass das Vorderrad automatisch einlenkt
– und zwar genau so, dass sich das Rad durch die
Fliehkräfte in der Kurve wieder aufrichtet.
Das kann man auch bei einem stehenden Fahrrad gut beobachten:
Hält man ein Fahrrad nur am Sattel fest, dann kippt das
Vorderrad immer in die Richtung, in die man das Fahrrad neigt. Und
das passiert beim Fahren genauso – nur, dass das dann
bedeutet, dass das Fahrrad eine Kurve in die Richtung fährt,
in die man gerade kippt. Und genau durch diesen Effekt wird das
Umkippen verhindert.
Die Physik des Fahrradfahrens ist ziemlich komplex. Welche Kräfte für die Stabilität entscheidend sind, war lange Zeit ein Rätsel. Bis in die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden immer wieder die Kreiselkräfte als Erklärung herangezogen, welche die drehenden Räder – ähnlich wie einen schnell rotierenden Spielzeugkreisel – stabilisieren. Dabei handelt es sich allerdings um ein Missverständnis. Diese Kreiselkräfte gibt es zwar tatsächlich, und sie sind auch für die Stabilität eines einzelnen, frei rollenden Rades verantwortlich. Das Problem ist nur: Die Fahrradreifen sind im Vergleich zum Fahrrad und vor allen Dingen zum Fahrer viel zu leicht, als dass sie einen nennenswerten Einfluss haben könnten. Für das Gleichgewicht beim Radfahren spielen sie deshalb kaum eine Rolle.
Text Tobias Schlößer
Film VisualBridges: Tobias Schlößer und Niels Waibel mit Ulrike Brandt-Bohne und Burkhardt Weiß
Jörg
schrieb am 19.04.2011, 08:52 Uhr
Ja, Philipp, hatte es gerade hier gelesen: http://www.wired.com/gadgetlab/2011/04/riderless-bicycle-cornell/
Philipp
schrieb am 16.04.2011, 01:42 Uhr
Ein sehr interessanter Artikel über neue Erkenntnisse, warum ein rollendes Fahrrad nicht umfällt: http://www.golem.de/1104/82848.html
Hubi
schrieb am 11.04.2011, 13:10 Uhr
Hei...das stabile fahrverhalten hat nach meiner meinung nichts mit der vorm der gabel zutun...sondern nur mit dem nachlauf...bei motorrädern ist die gabel immer gerade ...und ich kann damit auch sehr langsam fahren ...L.G Hubi
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