Exploratorium: Wissenschaft des Fahrradfahrens: Das Rad/Seite 3 von 3

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Das Rad: Seite 3 von 3

Spannung - nicht Druck

Man kann sich die Speichen leicht als Pfeiler vorstellen, die das Rad stützen und es in seiner Form erhalten.
Aber diese "Abstützung", die das Rad durch die Speichen erhält, entsteht dadurch, dass die Speichen die Felge zur Mitte hin ziehen, anstatt sie von der Mitte weg zu drücken.
Wenn du schon einmal eine einzelne Speiche in der Hand hattest, dann hast Du wahrscheinlich bemerkt, wie dünn (flimsy) sie ist. Man kann eine Speiche ohne viel Kraftaufwand verbiegen. Wenn man aber probiert, sie in die Länge zu ziehen, wird man kaum Erfolg haben. Dieser "Zug", den die Speichen in Richtung auf die Nabe im Zentrum des Rades hin ausüben, verleiht den Rädern des Fahrrades ihre Stabilität.

Fahrradbauer Paolo Salvagione erläutert, woher die Räder des Fahrrads ihre Stabilität bekommen.

Wie stark sind dann also die Räder eines Fahrrades?
"Nach dem, was ich weiß," meint der Fahrradbauer Paul Salvagione, "können die Räder ohne weiteres das 400fache ihres eigenes Gewichtes tragen, und selbst bis zum 700fachen Gewicht dürften sie normalerweise nicht zusammenbrechen. Wir haben es hier mit einer der stabilsten Konstruktionen zu tun, die Menschen je hervorgebracht haben."

Luftgefüllte Reifen

Die pneumatischen, mit Luft gefüllten Gummireifen des Fahrrads halten wir heute für eine Selbstverständlichkeit. Fahrräder nahezu aller Bauarten haben heute diese pneumatischen Reifen auf ihren Felgen.
Ihre Entwicklung war indessen ein Meilenstein auf dem Weg zum modernen Fahrrad.
Vor 1888, dem Jahr der Erfindung des 'Pneus' durch John Boyd Dunlop, war das Radfahren eine holprige und ziemlich unkomfortable Angelegenheit. Die Radreifen bestanden Leder (später auch aus massivem Gummi) und waren direkt an der hölzernen oder metallenen Felge befestigt.

Die luftgefüllten Reifen brachten ein geschmeidiges, komfortables und stabileres Fahrverhalten mit sich. Es wird niemanden, dass dies geholfen hat, die Popularität des Fahrrades zu vergrößern.

Paul Doherty erläutert die Unterschiede zwischen Straßenbereifung und Mountainbike-Reifen

Hast du dicke oder dünne Reifen?

Je nach Bauart wird dein Fahrrad dickere oder dünnere Reifen haben. Die meisten Renn- und Tourenräder fahren mit dünnen Reifen, während Mountainbikes dicke, breite Reifen haben.
Der Reifentyp wird jeweils auf die Oberfläche abgestimmt, auf der das Rad fahren soll.
Die Reifen von Rennrädern werden sehr stramm aufgepumpt (bis zu einem Druck von 100 oder sogar 120 PSI / Pounds per Square Inch).
Ein strammer, dünner Reifen wird sich nicht so schnell eindrücken lassen. Je weniger sich ein Reifen beim Fahren falch an den Boden drückt, desto weniger berührt seine Oberfläche den Boden. Weniger Kontakt heißt aber zugleich: weniger Reibung und damit mehr Geschwindigkeit. Darum ist es so wichtig, dass die Reifen schön straff aufgepumpt werden.

Die breiten und dicke Reifen eines Moutainbikes rollen auf einer glatten Asphalt-Oberfläche ziemlich behäbig. Aber auf unbefestigten Wegen "schwebt" das Mountainbike-Rad geradezu über dem rauhen Untergrund. Das dünnere Rennrad würde sich hier tief in den Boden graben, und der Fahrer müßte sich mit zusätzlichem Kraftaufwand aus diesen Senken herausheben.

Man kann sich leicht vorstellen, wie sich ein luftgefüllter Reifen beim Rollen abflacht und an den Boden andrückt. Aber selbst die Stahlräder eines Eisenbahnzuges unterliegen demselben Effekt. Dieses zeitweilige Abflachen sowie das Einsinken in die Oberfläche sind die beiden Ursachen für den "Rollwiderstand". Dieser Ausdruck wird gebraucht, um zu beschreiben, wieviel Energie "an den Weg verloren geht", wenn ein Rad vorwärts rollt. Reifen mit niedrigem Druck, die über weichen, sandigen Untergrund fahren, werden einen höheren Rollwiderstand haben. Dies ist einer der Hauptgründe, warum Straßenrennen ein schnellerer Radsport ist als Moutainbiking.

Auf dieser Abbildung einer Lokomotive kann man zwar nicht direkt sehen, wie sich ein Stahlrad abflacht. Es unterliegen aber alle Räder diesem "Rollwiderstand".

Dieser Mountainbike-Reifen ist aus Naturkautschuk hergestellt, das, wie manche glauben, einen besseren "Griff" hat als synthetisches Gummi.

Reifenprofile

Die Gummiprofile eines Mountainbike-Rades haben einen starken Einfluss auf das Fahrverhalten. Eine rauhe oder "knubbelige" Struktur hat einen besseren Griff auf sandigem Untergrund, aber auch mehr Reibung auf glatten Fahrbahnen. Glatte Reifen haben einen besseren Griff und weniger Widerstand auf glatten Strecken, aber sie schlingern auf sandigen Wegen.
Die Hersteller von Mountainbike-Reifen produzieren verschiedenste Serien unterschiedlich gewölbter und mit Profilen besetzter Reifen. Obschon die Mountainbiker hier ihre ganz eigenen Vorlieben haben, hat die Wissenschaft bisher wenig zur Klärung der Frage beigetragen, ob ein Profil besser ist als das andere.

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