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  1. #1
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    Frage an alle Hobby- und Profi-Physiker

    Hallo zusammen,

    hier einmal eine Frage an alle Hobby- und Profi-Physiker:

    Hat es bei gleicher Übersetzung von der Kraftübertragung her einen Vorteil, entweder auf den größeren oder auf den kleineren Zahnrädern zu pedalieren?

    Beispiel: Ist es aus irgendeinem Grund besser/schneller/günstiger auf der Zahnradkombination "vorne 52 - hinten 16" als auf "vorne 39 - hinten 12" (beides 3,25:1) zu fahren? Oder umgekehrt?

    Oder ist es bezüglich der Vortriebskraft schietegal?

    Was ich mit meiner Frage nicht meine:
    Es ist natürlich günstig, mit wenig Kettenschrägstand zu fahren (Verschleiß und Reibungsverluste). Oder ist das etwa aufgrund hoher Reibungsverluste schon die Antwort? Bei "50-25 statt 34-17" wird es deutlicher.
    Es ist auch besser, mal so mal so zu fahren, damit Kettenblätter und Ritzel gleichmäßiger verschleißen.

    Nein, das meine ich eigentlich nicht, sondern genau wie oben gefragt.
    Hat jemand eine Antwort parat?

    Viele Grüße an alle
    SoulMan

  2. #2
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    Physiker sind die falschen Ansprechpartner, die vernachlässigen die Reibung und sagen dir, dass es keine Unterschied macht.

    Was du wissen willst, ist ob der Wirkungsgrad von den gewählten Zahnradgrößen abhängt. Das ist eine Frage für Maschinenbauer.

    Bei Rohloff hat man das für verschiedene Übersetzungen ausgemessen, für verschiedene Zahnradkombinationen mit gleicher Übersetzung weiß ich auswendig keinen Link. http://www.rohloff.de/de/technik/spe...rad/index.html (Bild 3 ist eine Kettenschaltung)

  3. #3
    kolo@post.cz Gast
    Beispiel: Ist es aus irgendeinem Grund besser/schneller/günstiger auf der Zahnradkombination "vorne 52 - hinten 16" als auf "vorne 39 - hinten 12" (beides 3,25:1) zu fahren? Oder umgekehrt?

    "vorne 39 - hinten 12" schlecht , Kette trägt auf weniger Zähnen , Ritzel, Kette, Kettenblatt größere Abnutzung

  4. #4
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    Größere Zähnezahl ist bei Kettenantrieben günstiger.

    (1) Ein Kettenantrieb überträgt die Kraft nie gleichmäßig, sondern pulsierend. Je größer die Zähnezahl, desto gleichmäßiger rollt die Kette ab.

    (2) Die Umlenkung der Kette ist bei größerer Zähnzahl geringer, dadurch weniger Reibungsverluste in den Kettengliedern.

    (3) Die Kettenkraft ist bei größeren Ritzel-/Raddurchmessern geringer, dadurch sinken die Kettenspannung, Reibungsverluste, Verschleiß, Schmierstoffverbrauch usw.

    Gruß,
    Philipp
    Geändert von hamsterschreck (08.04.2008 um 17:04 Uhr)

  5. #5
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    Zitat Zitat von hamsterschreck Beitrag anzeigen
    Größere Zähnezahl ist bei Kettenantrieben günstiger.

    (1) Ein Kettenantrieb überträgt die Kraft nie gleichmäßig, sondern pulsierend. Je größer die Zähnezahl, desto gleichmäßiger rollt die Kette ab.
    Und das fährt sich einfach besser.
    Ganz unphysikalisch und rein subjektiv.
    treten statt tippen?
    -> (FÖ-Seite derzeit off)

  6. #6
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    Zitat Zitat von hamsterschreck Beitrag anzeigen
    Größere Zähnezahl ist bei Kettenantrieben günstiger.

    (1) Ein Kettenantrieb überträgt die Kraft nie gleichmäßig, sondern pulsierend. Je größer die Zähnezahl, desto gleichmäßiger rollt die Kette ab.

    (2) Die Umlenkung der Kette ist bei größerer Zähnzahl geringer, dadurch weniger Reibungsverluste in den Kettengliedern.

    (3) Die Kettenkraft ist bei größeren Ritzel-/Raddurchmessern geringer, dadurch sinken die Kettenspannung, Reibungsverluste, Verschleiß, Schmierstoffverbrauch usw.

    Gruß,
    Philipp
    hinzu kommt beim fahrrad mit der krubel, dass der antrieb mit mehr zähnen "steifer" ist, was sich zunächst besser anfühlt, aber auch ein wenig leistung spart (weniger isomertische anteile in der kurbelbewegung).
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  7. #7
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    Zitat Zitat von Dukesim Beitrag anzeigen
    hinzu kommt beim fahrrad mit der krubel, dass der antrieb mit mehr zähnen "steifer" ist,...
    Steifer? Meinst Du jetzt die größere Umschlingung? Das schrieb Kolo bereits.

    ...was sich zunächst besser anfühlt, aber auch ein wenig leistung spart (weniger isomertische anteile in der kurbelbewegung).
    Isomertisch? Dukesim, schreib mal Deutsch! Es verlangt ja keiner, dass Du hier im Stile Schillers dichtest, aber es ist dem lesenden Publikum gegenüber respektlos, sie mit dahingeschi..enen und deshalb unverständlichen Beiträgen zu konfrontieren.

    Du wolltest glaube ich "isometrisch" schreiben und meintest "asymetrisch"?

    Cheers,
    Philipp

  8. #8
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    Zitat Zitat von hamsterschreck Beitrag anzeigen
    Größere Zähnezahl ist bei Kettenantrieben günstiger.

    (1) Ein Kettenantrieb überträgt die Kraft nie gleichmäßig, sondern pulsierend. Je größer die Zähnezahl, desto gleichmäßiger rollt die Kette ab.

    (2) Die Umlenkung der Kette ist bei größerer Zähnzahl geringer, dadurch weniger Reibungsverluste in den Kettengliedern.

    (3) Die Kettenkraft ist bei größeren Ritzel-/Raddurchmessern geringer, dadurch sinken die Kettenspannung, Reibungsverluste, Verschleiß, Schmierstoffverbrauch usw.
    Allerdings bewegt sich die Kette bei groß/groß entsprechend schneller (und damit häufiger).
    (Produkt aus übertragender Kraft und Geschw. dürfte gleich sein.)

    K.A. inwiefern dies (2) u. (3) relativiert - zumal sich die Umlenkung an den Schaltrollen wenig ändert.


    Hat hier jemand SRM und das 'Phonak-HR-Naben-Messsystem' (Name ist mir entfallen)?
    Die Frage ist eigentlich viel zu wichtig, als dass das TOUR-Mag. sich noch nicht darum gekümmert haben soll.
    Geändert von black (08.04.2008 um 18:35 Uhr)
    Ich hab mir meine Meinung bereits gebildet. Bitte verwirrt mich nicht mit Tatsachen.

  9. #9
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    Zitat Zitat von hamsterschreck Beitrag anzeigen
    Steifer? Meinst Du jetzt die größere Umschlingung? Das schrieb Kolo bereits.



    Isomertisch? Dukesim, schreib mal Deutsch! Es verlangt ja keiner, dass Du hier im Stile Schillers dichtest, aber es ist dem lesenden Publikum gegenüber respektlos, sie mit dahingeschi..enen und deshalb unverständlichen Beiträgen zu konfrontieren.

    Du wolltest glaube ich "isometrisch" schreiben und meintest "asymetrisch"?

    Cheers,
    Philipp
    steifer wegen des größeren hebels zwischen kurbelachsenmitte und zähnen. die kraft, die auf die kette wirkt ist geringer und die dehnung der kette somit geringer. durch den größeren hebel kommt außerdem weniger von dieser dehung an der kurbel an. das gegenteil merkt man, wenn man eine mtb übersetzung von 22 zähnen fährt. da merkt man , dass der ganze antrieb sich beim anritt dehnt.
    ich meine schon isometrisch. aus der sportmedizin: der wirkungsgrad einer bewegung wird kleiner, umsomehr "isometrische anteile" enthalten sind, das ist vom begriff her vielleicht etwas irrefühend.
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  10. #10
    medias Gast
    Immer wenn ihr euch nicht einig seid.

    Michael Gressmann
    Fahrradphysik und Biomechanik.

    Steht alles drin, auch diese Frage.

  11. #11
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    Zitat Zitat von zwanzich Beitrag anzeigen
    Und das fährt sich einfach besser.
    Ganz unphysikalisch und rein subjektiv.
    richtig - immer vorne lieber aufs grosse kettenblatt weils sich besser anfühlt. physikalisch gesehen, macht es keinen unterschied, da reibung usw. vernachlässigt!

  12. #12
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    hier eine erläuterung zu isometrisch:
    Zitat Zitat von Dukesim Auszug aus Facharbeit S.14
    Der zweite Bereich der Kraftübertragung ist der zwischen Fahrer und Kurbel. In einer abstrakten Formel lässt sich auch dieser Wirkungsgrad η_F fassen¹:
    η_F = P_F / P_0
    mit der chemischen Ausgangsleistung P_0 der Zuckerverbrennung in den Muskeln des Fahrers (Gesamtumsatz minus Ruheumsatz);
    Verständlicher ausgedrückt, gibt dieses η_F an, wie viel Energie, die duch die Verbrennung von Zucker in Muskeln des Fahrers entstanden ist, konnte als mechanische Energie auf die Kurbel übertragen werden. Dieser Wirkungsgrad ist in der Praxis schwer fassbar oder berechenbar, da man immer den ganzen Körper des Menschen einbeziehen muss und den Energieverbrauch nicht konkret einer Bewegung zuschreiben kann. Eine Auswirkung auf diesen Wirkungsgrad haben Anteile von statischer (isometrischer) Muskelbelastung. Als anschaulichen Fall kann man hier das Stehen mit gebäugten Beinen nennen (wie ein Skispringer, der auf der Schanze fährt). Physikalisch wird keine Arbeit oder Leistung geleistet, da der Weg fehlt, beim so stehenden Menschen sind aber die Muskeln aktiv, Puls, Atmung und mit ihnen der Energieverbrauch steigen. Beim Fahrradfahren treten solche statischen Anteile unter anderem dann auf, wenn weniger steife Bauteile erst vorgespannt werden müssen, bevor sie die gewünschte Kraft übertragen. Als Beispiel kann man hier einen Kurbelvorgang an einer massiven (nicht hohlen) und dünnen Stahlkurbel beschreiben. Nach der Überwindung des toten Punktes (Pedal oben; 1 Uhr, von rechts betrachtet) übt man Kraft auf das Pedal aus. Der Kurbelstern bewegen sich noch nicht (schneller), da der Kurbelarm erst vorgespannt wird. Das ist zunächst noch keine statische Belastung, sondern ledigleich eine Speicherung der Energie als Spannenergie. Der weitere Kurbelvorgang über die 2-4Uhr Stellung ist nicht, von dem einer unendlichsteifen Kurbel zu unterscheiden. Im letzten Teil des Trittes (4-6 Uhr) ist nun das Problem, dass der Fahrer weiterhin Kraft aufwenden muss, um die in dem Kurbelarm gespeicherte Spannenergie auf den Kurbelstern übergehen zu lassen. Bei einer unendlich steifen Kurbel könnte der Fahrer das Bein entspannen (kein Energieverlust durch statische Kontraktion), was er im Normalfall auch bei einer weniger steifen Kurbel automatisch macht. Die vorher gespeicherte Spannenergie geht verloren. Dieses Phenomän findet man überall am Fahrrad, da die Tretbewegung so einen periodischen Verlauf hat. Es ist stark anzutreffen beim Vorspannen des Rahmens, des Lenkers und des Vorbaus im Wiegetritt. Leider sind mir bis heute keine Untersuchungen bekannt, die dieses Thema der Auswirkung der Steifigkeit auf die Kraftübertragung, befriedigend, mit genaueren Zahlen klären.

    1: nach W. Hollmann aus Zentrale Themen der Sportmedizin; zweite, überarbeitete und ergänzte Auflage; herausgegeben von W. Hollmann; Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York 1977; S. 25-26

    ©Dukesim
    Geändert von Dukesim (08.04.2008 um 19:01 Uhr)
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  13. #13
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    Zitat Zitat von Dukesim Beitrag anzeigen
    hier eine erläuterung zu isometrisch:
    cooles fa thema!

  14. #14
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    Zitat Zitat von Man In Red Beitrag anzeigen
    cooles fa thema!
    thema war: fahradfahren unter physikalischen gesichtspunkten
    da ist die kraftübertragung nur ein kleiner bereich. vor allem ging es da um den roll- und luftwiderstand.
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  15. #15
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    Und Thema war explizit nicht die Rechtschreibung!
    "Das Sattelleder stammt von tasmanischen Känguruhpfoten und wird nach Jahrhunderte alten Rezepturen japanischer Bergmönche in limitierter Edition von chinesischen Eunuchen handgegerbt"

  16. #16
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    Zitat Zitat von Dukesim Beitrag anzeigen
    steifer wegen des größeren hebels zwischen kurbelachsenmitte und zähnen. die kraft, die auf die kette wirkt ist geringer und die dehnung der kette somit geringer.
    Wurde bereits geschrieben.

    Zitat Zitat von Dukesim Beitrag anzeigen
    ich meine schon isometrisch. aus der sportmedizin: der wirkungsgrad einer bewegung wird kleiner, umsomehr "isometrische anteile" enthalten sind, das ist vom begriff her vielleicht etwas irrefühend.
    Ah, das muss ich mir mal durchlesen. Danke!

    Cheers,
    Philipp

    P.S.: Wegen der Rechtschreibung: war ja nicht bös gemeint, aber es ist äußerst anstrengend, Beiträge zu lesen, die viele Rechtschreibfehler enthalten, und es fällt schwer, solche Beiträge ernst zu nehmen.

  17. #17
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    [QUOTE=black105;2251769]Allerdings bewegt sich die Kette bei groß/groß entsprechend schneller (und damit häufiger).[/SIZE]

    Betrachtet man die Umlenkung isoliert, hast Du Recht (mit beiden Argumenten, Kettengeschwindigkeit und Schaltröllchen). In Verbindung mit der abnehmenden Kettenspannung sinken die Reibungsverluste. Hätte also besser die Umlenkung und die abnehmende Kettenspannung in einem Satz nennen sollen, dann hätte ich wohl weniger Verwirrung gestiftet.

    Nacht,
    Philipp

  18. #18
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    Ich habe kürzlich mit einen aus der SRAM-Qualitätssicherung gesprochen.
    Die bekommen von den Profis das Material zur (Verschleiß)-Prüfung zurück. Die SRAM-Leute haben anhand des Verschleißbildes ganz klar festgestellt, dass des Profis liebster Gang "groß/groß" ist.
    Aktivsein Im Dasein hebt die Frage nach dem Warum des Lebens auf

  19. #19
    Battlepig Gast
    Zitat Zitat von Runningblacky Beitrag anzeigen
    Ich habe kürzlich mit einen aus der SRAM-Qualitätssicherung gesprochen.
    Die bekommen von den Profis das Material zur (Verschleiß)-Prüfung zurück. Die SRAM-Leute haben anhand des Verschleißbildes ganz klar festgestellt, dass des Profis liebster Gang "groß/groß" ist.
    Das liegt aber wohl doch eher daran, dass im Rennen nur sehr selten aufs kleine Blatt geschaltet wird, um schneller reagieren zu können.
    Gibt aber auch keine Antwort auf die Frage....
    Und so interessante Sachen werden im Physik-LK sowieso ignoriert...

  20. #20
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    Mangels geforderter Qualifizierung als Phyüsigger und/oder Maschbauer halt ein Praxisabgriff aus der Singlespeederei:

    26/12 am MTB: gnadenlos knackig im Vortrieb, ruppiger Kettenlauf
    32/16 am MTB: deutlich besser
    39/15 am RR: fühlt sich direkt, spontan und hart an
    42/16 am RR: rollt schon sanfter ab
    53/21 am RR: spitzen Feeling, keine Frage

    Dennoch, ich bevorzuge 39/15. Damit ist sichergestellt, dass Kettenblatt nicht abknickt (gibt reichlich Beispiele dafür, dass das passiert).

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