English Nederlands

RACEFIETS versus LIGFIETS

Leo Rogier Verberne


B 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 benodigde vermogen om de intrinsieke weerstand te overwinnen beperkt tot 1% van het totale aandrijvende vermogen (Intrinsieke weerstand). Dat geldt zowel voor de racefiets als voor 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: Psl = Pb + Pr + Pd

Racefiets
Op de racefiets met de handen in de beugels wordt voor de toerfietser bij het dalen 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
Psl = 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

ligfiets

0.2 334.3 3.3 66.9 264.1 48.10

verschil (%)

-50 +41.4 +37.5 +41.4 +41.5 +41.4

Psl = Pb + Pr + Pd

Ligfiets
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
Pb = 0.01 × 334.3 = 3.3 watt
Pr = (75 + 10) × 9.81 × 0.006 × 13.362 = 66.9 watt. Met een frontoppervlak A van 0.2 m² vergt de luchtweerstand:
Pd = 0.5 × 1.23 × 0.2 × 0.9 × 13.362³ = 264.1 watt
Psl = Pb + Pr + Pd = 334.3 watt
In de afdaling van een 3% helling is deze toerfietser op de ligfiets 41.4% sneller dan op de racefiets (48.10/34.01) (tabel 1).

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 het verschil in daalsnelheid tussen de racefiets en de high racer steeds groter (tabel 2). Zo bereikt de toerfietser op een 8% helling, op de racefiets en met zijn handen in de beugels een snelheid van 59.77 km/uur. Op de ligfiets wordt dat 84.53 km/uur. Bij toenemende steilheid van de helling wordt het absolute snelheidsverschil tussen beide fietsen steeds groter (grafiek). Maar het relatieve snelheidsverschil tussen beide fietsen blijft op alle hellingen 41.4% (tabel 2).

helling en daalsnelheid

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

ligfiets

0.2 48.10 65.16 78.62 84.53 95.28

verschil (%)

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

Ski-houding
Het grote verschil in daalsnelheid tussen de racefiets en de high racer wordt veroorzaakt door het kleinere frontoppervlak van de berijder op de ligfiets. Wielrenners gaan in de afdaling van steile hellingen dan ook op de bovenbuis van hun racefiets liggen om hun frontoppervlak kleiner te maken. In deze ‘ski-houding’ kan een man van gemiddeld postuur zijn frontoppervlak naar schatting 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).

Conclusies
1. Bij het dalen (zonder te trappen of te remmen) ben je met een ligfiets op alle hellingen circa 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 het frontoppervlak van de toerfietser naar schatting 25% kleiner dan met de handen in de beugels; daardoor wordt zijn daalsnelheid op een 8% helling circa 15% groter.

Bron
1. Wiel van den Broek. Technische artikelen over de fiets: Vermogen en krachten, juni 2013

lees verder

© Leo Rogier Verberne
ISBN/EAN:978-90-830515-0-5
www.recumbentcycling.org