Exploratorium: De wetenschap van het fietsen: Het Wiel/pagina 2 van 3

Het Wiel Pagina: 2 van 3

De Veiligheidsfiets

In de jaren 1880 werd een fiets ontworpen die erg lijkt op onze fiets.
De fietser zit op een metalen frame dat verbonden is met twee even grote wielen. De pedalen zijn door een kettingoverbrenging verbonden met het achterwiel. De stabiliteit en het comfort van dit ontwerp waren beter dan de fietsen met het hoge voorwiel, en daarom kreeg dit model de naam "safety bicycle" (veiligheidsfiets).

Klik op het plaatje om een QuikTime clip te zien. (3.1. megabytes)
BIBLIOTHEEK VAN HET CONGRES

Dit plaatje laat beelden zien van een fietser op een safetybike in een film van Thomas Edison uit 1899.

Spaken

De eerste fietsen hadden al spaken. Zelfs in de oudheid hadden veel wielen van strijdwagens en karren, die door dieren werden voorgetrokken, spaken. Een wiel met spaken kan net zo sterk zijn als een massief wiel maar het weegt veel minder. De eerste wielen met spaken waren meestal van hout gemaakt. Tegenwoordig zijn de moderne wielen gemaakt van staal of aluminium. Soms worden ook ongewone materialen zoals koolstof of keramiek gebruikt.

Bij het ontwerp van een fiets is het minimaliseren van het gewicht van het wiel zeer belangrijk. Waarom is het gewicht belangrijk? Met iedere trap op de pedalen wordt het gewicht van het wiel naar voren verplaatst als het om zijn as draait. Die kracht moet dus worden omgezet in een voorwaartse beweging. Met andere woorden, het wiel beweegt gelijktijdig in een hoekse en een rechte lijn.
Als je fietst kun je dit zien; het voorwiel draait rond en beweegt in zijn geheel naar voren.

De fietsgekte aan het einde van de 19e eeuw

Tot 1867 verplaatsten de meeste Amerikanen zich lopend of te paard. In dit jaar arriveerden de eerste fabrieksfietsen uit Europa. Ondanks de hoge prijs van de eerste fietsen (een "ordinary" kostte $100-150 dollar, een gemiddeld jaarinkomen was $450) werden zij al snel een rage.
De snelheid van de fiets sprak erg aan. De komst van de fiets maakte voornamelijk jongeren en vrouwen mobiel, wat een ongekende revolutie in hun sociale vrijheid betekende.

In 1887 bereikte de gekte zijn hoogtepunt met de productie van de "Victor fiets", een fiets waarvan het voorwiel even groot was als het achterwiel en met een kettingaandrijving . In 1885 produceerden 400 fabrieken aan de lopende band fietsen om aan de enorme vraag te voldoen. In 1895 kochten de Amerikanen 2 miljoen fietsen. Dit betekende dat 1 op de 27 Amerikanen een fiets bezat. In het hele land werden fietsclubs opgericht en professionele wedstrijden georganiseerd.

Toen Henry Ford in 1902 de auto "thin Lizzy" introduceerde sloeg de fietsgekte om in een obsessie voor auto's. In de jaren zestig herleefde de vraag naar fietsen op. In 1984 werden er 14 miljoen fietsen verkocht tegenover 10 miljoen auto's.

Tangentiële en radiale spaken

Er bestaan verschillende manieren om een wiel van spaken te voorzien. De meeste fietsen hebben tangentiële spaken, dat wil zeggen dat de spaken van de naaf tot de velg niet in een rechte lijn lopen maar kruislings. Er bestaan verschillende patronen van tangentiële spaken. Sommige wielen hebben alleen radiale spaken. Deze spaken lopen van de naaf tot de velg in een rechte lijn. De meeste wielen hebben tangentiële spaken. De manier waarop de spaken zijn "geregen" is van invloed op de prestatie die de fiets kan leveren.

Een fietswiel met radiale spaken.

"Het voorwiel kan radiaal van spaken worden voorzien, maar het achterwiel niet. Als het achterwiel radiale spaken zou hebben zou je niet vooruit kunnen fietsen.Tangentiële spaken helpen om het draaimoment van de naaf naar de wielen over te brengen."

Een achterwiel met radiale spaken zou niet alleen minder efficiënt zijn maar ook een stuk zwakker. Een fietswiel moet weerstand kunnen bieden aan verschillende krachten. Niet alleen moet de fiets het gewicht van de fietser kunnen houden maar het moet ook bestand zijn tegen de kracht van het trappen op de pedalen, het remmen en schokken van het wegdek. Radiale spaken hebben als voordeel dat het wiel flexibiler is (hoe minder het vervormd is hoe beter).

Paul Doherty van het Exploratorium heeft het over verschillende spaakpatronen.

Het Wiel Pagina: 2 van 3
Klik hieronder op verder voor de volgende pagina