|
Aerodynamica
Pagina: 1 van 2
|
Elke fietser moet de weerstand van de wind
overwinnen. De meeste recreatie-fietsen - waar men rechtop zit
- hebben slechte stroomlijning.
De moderne fietsen zijn echter ontworpen met betere aerodynamica;
alleen is het menselijk lichaam niet goed ontworpen om door
de wind te snijden. Wielrenners zijn zich bewust van de weerstand
van de wind en hebben door de jaren heen verschillende technieken
bedacht om deze te overwinnen. Fietsontwikkelaars en -uitvinders
hebben geëxperimenteerd in het ontwikkelen van alternatieve
fietsontwerpen en "HPV"'s ( Human Powered Vehicles)=
menskracht-voertuigen, met de nadruk op betere aerodynamische
prestaties.
|
Charley "Mijl per Minuut"
Murphy was een van de eerste wielrenners. Zijn "mile per
minuut" prestatie werd bereikt in 1899. In die tijd ging
hij harder dan de snelste auto. Bekijk dan het grote windscherm
van de trein voor hem waardoor de weerstand van de wind sterk
verminderde.
BICYCLE INSTITUTE OF AMERICA
|
|
Weerstand van wind
Elke fietser die ooit flink tegen de wind
in heeft gefietst weet wat weerstand van wind is; het is uitputtend!
Om vooruit te komen moet de fietser door een massa lucht voor
hem komen. Dit vraagt energie. Een aerodynamische doelmatigheid,
een gestroomlijnde vorm dat glad door de lucht snijdt, maakt
het de fietser mogelijk harder te gaan, met minder inspanning.
Maar hoe harder de fietser gaat, hoe meer hij de weerstand van
de wind ervaart en hoe meer energie het kost deze te overwinnen.
Wanneer wielrenners grote snelheden willen bereiken, richten
zij zich niet alleen op grotere kracht, die zijn grenzen heeft,
maar ook op betere aerodynamische doelmatigheid.
Een aerodynamische wrijving bestaat uit twee krachten:
een luchtdruk-rem en direkte wrijving (ook bekend als voorkant-wrijving
of huidwrijving). Een hindernis, een onregelmatig objekt dat
de wind die er langs waait verstoort, dwingt de lucht te wijken
van de voorkant van het objekt. Lage drukgebieden achter het
objekt resulteren in een remmende druk tegen het objekt. Met
hoge druk aan de voorkant en lage druk aan de achterkant zal
de fietser letterlijk naar achteren getrokken worden.
Gestroomlijnde ontwerpen helpen de lucht meer glad langs de
lichamen te gaan en verminderen de remdruk.
Op een vlakke weg, is de aerodynamische wrijving
verreweg de grootste hinder voor de snelheid van de fietser,
uitgerekend voor 70 tot 90 procent van de weerstand gevoeld
tijdens het fietsen. Het enige grotere obstakel is een berg
opklimmen: de krachtsinspanning die nodig is om bergop te
fietsen tegen de kracht van de zwaartekracht weegt veel zwaarder
op tegen de weerstand van de wind. Direkte wrijving die ontstaat
wanneer de wind in kontakt komt met de voorkant van de fietser.
Wielrenners dragen vaak "skinsuits" oftewel huidpakken
om direkte wrijving te verminderen. Direkte wrijving is een
kleinere faktor dan de rem van de luchtdruk.
|
Bereken de aerodynamische wrijving en de stuwkracht
van een fietser.
|
Vul de informatie in de vakjes
Jouw snelheid
(km./uur)
op een snelheidsmeter
+(plus) is vooruit
-(min) is achteruit
Windsnelheid
(km./uur)
is -(min) bij wind in
de rug, + bij wind van
voren (in relatie tot constante de grond)
Gewicht
in ponden
Helling
is de hoek van de helling. 0 is vlak, 90 is
een vertikale muur.
Druk op de calculatie-knop.
Noteer de wrijving en kracht die
nodig zijn om een constante snelheid aan te houden.
|
Deze berekening heeft een Javascript-capabele
browser nodig.
|
Opmerkingen voor de calculator:
Ben je er van bewust dat we een paar veronderstellingen hebben
gemaakt om de berekening te vereenvoudigen. Bijvoorbeeld houdt
deze berekening geen rekening met de lichaams-positie of grootte
van de fietser in verhouding met de weerstand van de wind. Maar
andere faktoren, zoals de coefficient van de wrijving zijn vastgelegd.
Echter wanneer je er onrealistische cijfers instopt, krijg je
onrealistische resultaten.
Als laatste, let op dat het "calorieen per minute"-cijfer
er vanuit gaat dat het menselijk lichaam 100% efficient is, wat
niet het geval is (20% efficientie ligt er dichter bij).
Om een nauwkeuriger cijfer te krijgen probeer de "calorieen
per minuut" te vermenigvuldigen met 5.
Verminderen van de weerstand
Frame-bouwers en ontwerpers hebben
gewerkt aan meer aerodynamische
efficiente ontwerpen. Sommige recente ontwerpen zijn gericht
op het vervangen van ronde banden in ovale banden of druppel-vormige
banden.
Het is moeilijk een balans te vinden
tussen de sterkte-gewicht-verhouding
terwijl het de aerodynamische efficien-
tie moet verbeteren. Verbeteringen aan
de wielen hebben waarschijnlijk de meeste
invloed gehad. Een standaard gespaakt wiel
wordt wel beschreven als een "eierklopper",
die kleine draaikolkjes maakt als het wiel
ronddraait, wat een remming veroorzaakt.
Schijfwielen, die over het algemeen zwaarder zijn dan de gespaakte
tegenhanger, produceren minder wind-remming en -turbulentie wanneer
ze draaien.
|
Dit race-frame heeft druppelvormige banden
om de remming te verminderen.
|
|
Terwijl verbeteringen aan frames
en onderdelen de aerodynamische prestaties hebben verhoogd, blijft
de fietser het grootste obstakel voor aangrijpende verbetering.
Het menselijk lichaam is niet erg gestroomlijnd. De positie van
het lichaam is belangrijk.
Fietsers gebruiken "drop bars", de naar beneden hellende
sturen, om hun voorkant kleiner te maken, wat hen helpt de hoeveelheid
weerstand te verminderen die ze moeten doorstaan. Het verlagen
van de voorkant helpt de fietsers hun snelheid en efficientie
over de tijd te vergroten. Behalve de positie, kunnen kleine
details, zoals de kleding ook veel doen aan het verminderen van
de "huid-wrijving".
Nauw sluitense synthetische kleding wordt door bijna elke professionele
fietser gedragen, zowel op de weg als in de bergen. Veel recreatie-fietsers
dragen ook fietskleding zowel voor de aerodynamische verbetering
als voor het comfort.
|
|
Aerodymanica
Pagina: 1 van 2
Klik op Forward hieronder om verder te gaan.
|
©1997-1999 The
Exploratorium
/ Vertaling:
newMetropolis
|