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Schlichting!: Konkurrenzlos sparsam

Kein Tier setzt Energie so effizient zur Fortbewegung ein wie ein Mensch. Sofern er Fahrrad fährt!
Wer sich in Rennfahrerhaltung auf sein Rad legt (links), bietet der Luft weniger frontale Angriffsfläche und wird zudem besser von ihr umströmt als jemand, der aufrecht im Sattel sitzt (rechts). Die aerodynamischen Vorteile gehen allerdings auf Kosten der Bequemlichkeit.

Das erste Zweirad von 1817 war zwar noch ein Laufrad ohne Pedalantrieb. Doch bereits damit war sein Erfinder Karl von Drais schneller als die Post­kutsche – und erst recht, als es zu Fuß möglich gewesen wäre. Mit heutigen Alltagsfahrrädern ist ein durchschnittlicher Erwachsener leicht viermal so flott unterwegs wie beim zügigen Gehen. Radelnd nutzt der Mensch seine Muskelenergie also wesentlich effektiver.

Rein physikalisch lässt sich diese Fortbewegungsart untersuchen und mit anderen vergleichen, indem man die Leistung eines Radlers betrachtet. Sie ergibt sich aus dem Produkt der Fahrgeschwindigkeit und der Summe der diversen Widerstandskräfte, die er überwinden muss. Sie entstehen vor allem zwischen den Reifen und dem Untergrund sowie bei Wechselwirkungen mit der um­gebenden Luft. Durch den Boden erfährt der Radler den so genannten Rollreibungswiderstand. Dieser ist pro­portional zur gesamten Gewichtskraft von ihm und seinem Gefährt und weitgehend unabhängig von der Geschwindigkeit. Man drückt die Proportionalität daher durch eine Konstante aus, die von der jeweiligen Reibung zwischen Reifen und Straßenbelag abhängt: den Reibungskoeffizienten μ. Die Oberfläche der Fahrbahn muss man hin­nehmen, kann indes durch die Wahl passender Reifen μ durchaus verbessern.

Da die Rollreibung außerdem proportional zur Gewichtskraft ist, vermindert eine geringere Masse des Radlers seine Mühen. Dann hätte er es zudem bei Steigungen entsprechend einfacher. Leichtbaumaterialien helfen zwar ein wenig, aber da hauptsächlich der Fahrer selbst zur Gesamtmasse beiträgt, ist die wesentlich günstigere Strategie, öfter aufs Rad zu steigen – und dadurch abzunehmen. Lediglich im Rennsport, wo es um Zehntelsekunden geht, lohnt es sich, technisch jedes überflüssige Gramm kostspielig einzusparen ...

April 2017

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft April 2017

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  • Quellen

Tucker, V. A.: The Energetic Cost of Moving about. In: American Scientist 63, S. 413–419, 1975

Wilkie, D. R.: Man as an Aero Engine. In: Journal of the Royal Aeronautical Society 64, S. 477–481, 1960