Nederlands English

LIGFIETS versus RACEFIETS

Leo Rogier Verberne



7. Dalen


Daalsnelheid
Als je in een afdaling de benen stil houdt, speelt trapvermogen geen rol. Het aandrijvend vermogen is dan afhankelijk van de helling: hoe steiler de helling, hoe groter de daalsnelheid. Het aandrijvend vermogen is daarbij gelijk aan het trapvermogen dat bij het beklimmen nodig is om de hellingweerstand te overwinnen (1). Dus ook in de afdaling geldt: Psl = m × g × % × v
Als je niet trapt, ligt de ketting stil. Alleen de wielen draaien rond de assen. Daardoor blijft het vermogen om de intrinsieke weerstand te overwinnen beperkt tot 1% van het aandrijvend vermogen (zie Intrinsieke weerstand). Dat geldt zowel voor de racefiets als de high racer. Dus in de afdaling (zonder te trappen) geldt: Pb = 0.01 × Psl
Als je niet remt, loopt je snelheid op tot het vermogen om alle weerstand te overwinnen (intrinsieke weerstand, rol- en luchtweerstand) gelijk is aan het aandrijvend vermogen. Dus: Pb + Pr + Pd = Psl

Rekenen
Bij het dalen op de racefiets met de handen in de beugels wordt hier voor de toerfietser gerekend met een frontoppervlak A van 0.4 m². Zijn daalsnelheid op een 3% helling, zonder te trappen of te remmen, wordt 34.01 km/uur (9.446 m/s). Het aandrijvend vermogen in deze afdaling is dan: Psl = m × g × % × v
Psl = (75 + 10) × 9.81 × 0.03 × 9.446 = 236.3 watt. De intrinsieke weerstand kost nu 1% van het trapvermogen:
Pb = 0.01 × 236.3 = 2.4 watt. De rolweerstand vereist aan trapvermogen: Pr = m × g × Cr × v
Pr = (75 + 10) × 9.81 × 0.006 × 9.446 = 47.3 watt. De luchtweerstand vergt: Pd = 0.5 × ρ × A × Cd × v³
Pd = 0.5 × 1.23 × 0.4 × 0.9 × 9.446³ = 186.6 watt. Opgeteld Pb + Pr + Pd = 236.3 watt (tabel 1).

Tabel 1 Daalsnelheid op een 3% helling

A
Psl
watt
Pb
watt
Pr
watt
Pd
watt
v
km/h

racefiets

0.4 236.3 2.4 47.3 186.6 34.01

high racer

0.2 334.3 3.3 66.9 264.1 48.10

verschil (%)

-50+41.4

Op de high racer wordt zijn daalsnelheid op een 3% helling (zonder te trappen of te remmen) 48.10 km/uur (13.362 m/s): Psl = (75 + 10) × 9.81 × 0.03 × 13.362 = 334.3 watt en Pb = 0.01 × 334.3 = 3.3 watt.
Pr = (75 + 10) × 9.81 × 0.006 × 13.362 = 66.9 watt. Met A = 0.2 m² vergt de luchtweerstand:
Pd = 0.5 × 1.23 × 0.2 × 0.9 × 13.362³ = 264.1 watt. Opgeteld Pb + Pr + Pd = 334.3 watt (tabel 1).
Dus in de afdaling van een 3% helling is deze toerfietser op de high racer ruim 14 km/uur of 41.4% sneller dan op zijn racefiets.

Helling en daalsnelheid
Steilere hellingen hebben doorgaans haarspeldbochten. Daardoor moet in de afdaling worden geremd en blijft de snelheid ook in de tussenliggende weggedeelten beperkt. Maar in (nagenoeg) rechte afdalingen, als er niet hoeft te worden geremd, kan de daalsnelheid hoog oplopen. Bij toenemende hellingpercentages wordt dit verschil tussen de high racer en de racefiets steeds groter (tabel 2). Zo bereikt onze toerfietser op een 8% helling een daalsnelheid van 59.77 km/uur op de racefiets met zijn handen in de beugels. Op de high racer wordt dat 84.53 km/uur. Maar het relatieve verschil tussen de fietsen (met dezelfde berijder) blijft op alle hellingen steeds 41.4% (tabel 2).

Tabel 2 Helling en daalsnelheid (km/uur)

A
3
%
5
%
7
%
8
%
10
%

racefiets

0.4 34.01 46.08 55.59 59.77 67.38

high racer

0.2 48.10 65.16 78.62 84.53 95.28

verschil (%)

-50+41.4 +41.4 +41.4 +41.4 +41.4

Bij toenemende steilheid van de helling blijft het relatieve snelheidsverschil
tussen beide fietsen constant

helling en daalsnelheid

Fig. 1 Bij toenemende steilheid van de helling wordt het absolute snelheidsverschil
tussen beide fietsen groter

Ski-houding
Het grote verschil in daalsnelheid tussen de high racer en de racefiets wordt veroorzaakt door het kleinere frontoppervlak van de berijder op de ligfiets. Daarom gaan wielrenners in de afdaling van steile hellingen op de bovenbuis van hun racefiets liggen om hun frontoppervlak kleiner te maken. In deze ‘ski-houding’ kan een renner van gemiddeld postuur zijn frontoppervlak reduceren van 0.4 m² tot circa 0.3 m². Dat is 25% minder. Zo kan hij op een 8% helling (zonder te remmen) met een racefiets van 10 kg een snelheid halen van 69.02 km/uur. Dat is 15.5% meer dan met de handen in de beugels (69.02/59.77); maar nog steeds 22.5% minder dan op een high racer (84.53/69.02). Skiërs halen in vergelijkbare afdalingen snelheden boven 100 km/uur. Waarschijnlijk is hun ‘rolweerstand’ op de skipiste kleiner dan die van een racefiets op het asfalt.

Conclusies
1. Bij het dalen (zonder te trappen of te remmen) ben je met een high racer op alle hellingen ruim 40% sneller dan met een racefiets, als je daarop daalt met de handen in de beugels.
2. Door op een racefiets te dalen in de ‘ski-houding’ wordt je fronoppervlak circa 25% kleiner dan met de handen in de beugels en wordt je daalsnelheid op een 8% helling ruim 15% groter.

Bron
1. Wiel van den Broek: Technische artikelen over de fiets; Vermogen en Krachten, juni 2013.  http://www.velofilie.nl/vermogen.htm

lees verder

© Leo Rogier Verberne
ISBN/EAN:978-90-825495-2-2
www.racefiets-ligfiets.nl


Lulu ligfiets-versus-racefiets

De luxe hardcover uitgave is hier te bestellen.