Sendung vom 04. Dezember 2011
Klemens Uebach aus Kerken fragt:
Es ist eine Weisheit vieler Reporter bei Fahrradrennen:
"Bergab sind schwere Fahrer im Vorteil." In der Schule
hieß es aber immer: Die Masse spielt beim freien Fall keine
Rolle. Sollte das etwa auf einer "schiefen Ebene" anders
sein? Natürlich nicht. Kurz gesagt: Der schwerere Radfahrer
ist beim Bergabfahren im Vorteil, weil er ein besseres
Verhältnis von Gewicht und Luftwiderstand hat.
Doch warum ist das so? Würden beide Radfahrer im luftleeren
Raum fahren, wären sie auch gleich schnell. Denn dann gilt das
Gleiche wie für die Feder und den Stein: Im luftleeren Raum
fallen sie gleich schnell herunter, weil die Fallbeschleunigung
für alle Körper, unabhängig von ihrer Masse, gleich
ist. Auf der Erde sind das knapp 10 m/s². Das Gleiche gilt so
ähnlich auch auf der schiefen Ebene. Das heißt: Ohne die
umgebende Luft würden beide Fahrer gleich schnell den Hang
hinunterrollen.
Der Luftwiderstand, dem der Fahrradfahrer ausgesetzt ist, bildet den entscheidenden Unterschied. Das kann jeder schnell feststellen, wenn er die Hand aus dem Fenster eines fahrenden Autos hält oder bei starkem Gegenwind Fahrrad fährt. Der Luftwiderstand steigt, wenn die im Wind liegende Fläche vergrößert wird. Wenn man einen Menschen mit einem Körpergewicht von 50 Kilogramm mit einem doppelt so schweren Menschen vergleicht, dann fällt auf, dass die Silhouette des schweren Menschen nicht doppelt so groß ist wie die des leichteren. Das heißt: Auf einem Fahrrad hat ein 100 Kilogramm schwerer Mensch im Vergleich zu einem 50 Kilogramm schweren nicht den doppelten Luftwiderstand. Der entscheidende Vorteil des Schwergewichts ist, dass ein Teil seines Mehrgewichtes praktisch ohne Luftwiderstand den Berg herunterrollt.
Im Film sehen Sie, wie stark sich das bei unseren beiden Versuchspersonen auswirkt: Isabel bringt in voller Montur 58 Kilogramm auf die Waage, der Tontechniker 107. Es sind diese 49 Kilogramm, die praktisch ungebremst zu Tal rasen. Genau das macht den Unterschied zum leichteren Radfahrer aus. Außerdem testet Isabel, ob die beiden gleich schnell fahren, wenn die Fahrräder mit einem Windschutz ausgerüstet sind, so dass der Luftwiderstand keinen Unterschied mehr macht.
Film Buckle Up Productions: Christoph Fleischer und Dirk Gion mit Isabel Hecker
Christian
schrieb am 09.12.2011, 10:19 Uhr
Die Formel zur Berechnung der Beschleunigung lautet:
a=(Masse*9,81*sin(Hangwinkel)-Widerstandskraft)/Masse
Wie man sieht, wären beide Fahrer ohne Widerstandskraft gleich schnell. Außerdem gleich schnell wären sie, wenn der doppelt so schwere Fahrer die doppelte Widerstandskraft erfährt.
Ist der Luftwiderstand bei beiden Fahrern gleich groß, ist der schwerere nach der obigen Formel trotzdem schneller.
Burkhard
schrieb am 05.12.2011, 19:32 Uhr
Im zweiten Versuch sind die Luftwiderstände durch die montierten Plexiglasscheiben nahezu gleich. Warum fährt die schwere Person dann trotzdem schneller den Berg runter als die leichte?
Pedr Lohrmann
schrieb am 04.12.2011, 18:23 Uhr
würde dass ab einem bestimmten gewicht nicht wieder in die andere richtung gehen? also ein 150kg schwerer mensch, 1,70m groß wäre wahrscheinlich langsamer als die moderatorin?!
Kopfball
schrieb am 04.12.2011, 18:23 Uhr
Hallo Pedr Lohrmann,
danke für deinen Kommentar.
Ein schwerer Körper hat immer eine geringere "Stirnfläche", die den Luftwiderstand erzeugt, als ein leichterer. Insofern ist ein 150 kg Mensch auch schneller als die Reporterin Isabel.
Natürlich ist da noch der Reifenluftdruck und der Rollwiderstand. Das kann sich dann ab einem gewissen Gewicht wieder negativ auswirken, aber wird von den Vorteilen beim Luftwiderstand eindeutig übertroffen.
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