Physik: Kraft, Energie, Arbeit, Leistung...Radfahren vs. "zu Fuß"

[Ash-Zayr]

Hallo

Ich war seit jeher schlecht in Physik, dennoch möchte ich folgenden Sachverhalt konstruieren und darlegen.

Wer kennt es nicht: auf dem Fahrrad, gerade Strecke, windstill, ein großer Gang liegt an....und man fährt und fährt und fährt....wie von selbst. Man hat das Gefühl, der Körper würde nicht die geringste Energie/Kraft/Leistung/Arbeit (was ist im physikalischen Sinne der richtige Begriff???) aufbringen müssen, um mich von A nach B zu bewegen. Nehmen wir mal an, A und B sind 3Km Distanz. Komme ich mit dem Fahrrad an, bin ich warhscheinlich nicht mal annähernd außer Atem.

Nun aber gehe ich die Strecke zu Fuß...immerhin 3KM, die sich auch von der Zeit endlos ziehen, und am Ende merkt man diesen langen Spaziergang dann doch.

Wie kommt das aber, bzw. die Frage: "erspart" das Fahrrad dem Menschen tatäschlich zu erbringende Watt/Joule/sonstwas, um seinen Körper die gleiche Distanz wie zu Fuß zurücklegen zu lassen, und dass auch noch in zehnfacher Zeit, trotz Ernegieverlust durch Reifen/Straße kontakt? Kann das überhaupt sein im Sinne der Energieerhaltung? Müsste die Energiebilanz nicht exakt gleich sein...? Ob 3Km zu Fuß oder mit dem Rad? Habe ich die gleichen Kalorien benötigt bei beiden Methoden? Oder wirkt ein Fahrad wie ein Flaschenzug, wobei ich mich auch schon bei dem Frage, wie man tatsächlich aus wenig investierter Kraft viel mehr Kraft gewinnt? Woher kommt die? Wieso kann ich mit einer Kraft X 300 Kg mit dem Flaschzug hochziehen....würde ich die Last dirtekt anfassen, würde sie sich keinen Millimieter bewegen?

Wie sind Eure Gedanken?

Ash-Zayr

[Monger]

Ich denke mal, dass Laufen eine vergleichsweise ineffiziente Fortbewegungsmethode ist. Die meiste Energie verliert sich in der vertikalen - das auf und ab kostet uns Kraft, nicht so sehr die Vorwärtsbewegung. Wenn du mal zehn Minuten auf der Stelle trittst (mit nem Stepper z.B.) bist du auch nicht deutlich weniger erschöpft als wenn du drei Kilometer läufst.

Jeder Schritt ist vollständig gedämpft, d.h. wir nehmen kaum Energie in die nächste Vorwärtsbewegung mit. Beim Fahrrad ist das anders: das erhält die Energie sehr gut, und verwendet sie fast ausschließlich für die Vorwärtsbewegung.

Wer Probleme mit den Gelenken hat, soll ja auch nicht laufen, sondern Fahrrad fahren. Ich denke mal, das Fahrrad ist schon ein echtes Effizienzwunder.

[tetra]

Wer kennt es nicht: auf dem Fahrrad, gerade Strecke, windstill, ein großer Gang liegt an....und man fährt und fährt und fährt....wie von selbst. Man hat das Gefühl, der Körper würde nicht die geringste Energie/Kraft/Leistung/Arbeit (was ist im physikalischen Sinne der richtige Begriff???) aufbringen müssen, um mich von A nach B zu bewegen. Nehmen wir mal an, A und B sind 3Km Distanz. Komme ich mit dem Fahrrad an, bin ich warhscheinlich nicht mal annähernd außer Atem.

Du sagst es ja:
-es ist windstill
-es ist eben und ein guter Bodenbelag vielleicht

Das alles minimiert die Reibungen an der Luft und am Untergrund so stark, dass die einmal investierte Energie beim Anfahren nicht verloren geht. Unter illusionorischen reibungsfreien Zuständen würdest du unbegrenzt weiterfahren. Einfach geradlinig bis in alle Ewigkeit umherrollen. Das Fahrrad hat sehr güstige Rollwiderstände. Das würde ich jetzt ohne große Ahnung den dünnen Reifen und der Reifenform an sich in die Schuhe schieben. Teilweise ist die aufzubringende Arbeit der Beine extrem gering, weil die Pedale das Bein fast allein hochdrücken und allein das Gewicht des Beines reicht, eine neue Umdrehung anzustoßen.
Das hat alles einfach etwas mit seeehr geringem Energieverlust durch Reibung zu tun.

Nun noch ein Wort zum Nicht-Erschöpft sein vom Kenner :) In der Realität sind auch solche Fahrradtouren, die man als sehr entspannt empfindet nach spätestens 50 km zu spüren. Das Bolzen von dicken Gängen tut den Muskeln in der Regel nicht gut, auch wenn es am Anfang sehr verlockend erscheint und sich gut anfühlt. Eine hohe Trittfreuenz ist hier wesentlich schonender, auch wenn die Herzfrequenz stärker steigt und du dich somit subjektiv kaputter fühlst. Die Muskulatur empfindet es auf Dauer und im Regelfall genau anders herum ...

[Trap]

Es kommt drauf an welche Strecke man betrachtet. Bergauf (5% und mehr) ist der Unterschied relativ klein, bergab am größten.

Im Flachen liegt der Unterschied an der etwas schlechteren Effizienz der Laufbewegung gegenüber der Bewegung beim in die Pedale treten und hauptsächlich am größeren "Reibungswiderstand" gegenüber dem Boden. Die Reibung beim Laufen ist viel höher aber schwierig exakt zu beschreiben. Bei jedem Auftreten mit dem vorderen Fuß verliert man Bewegungsenergie, einmal wird man in horizontaler Richtung langsamer und andererseits geht die Energie der vertikalen Bewegung verloren.
Beim Radfahren hat man die horizontale Reibung auch, sie ist aber als Rollreibung sehr klein, vertikale Bewegungen hat man nur an den Beinen und da kann man die gespeicherte Energie teilweise auf das andere Bein übertragen. Wenn man etwas sportlicher Rad fährt, ist im Flachen der Luftwiderstand der größte Reibungsanteil (beim Laufen ist der ohne Wind vernachlässigbar klein).

Bergauf benötigt man seine Leistung hauptsächlich zum Überwinden des Gravitationskraft der Erde, die Reibung wird anteilsmäßig sehr klein, da liegt der Unterschied zwischen Läufern und Radfahrern hauptsächlich an dem kleinen Effizienzunterschied der Bewegung.

[AtTheDriveIn]

Ein rollendes Fahrrad ist quasi ein Energiespeicher. Die Bewegungsenergie die du schon aufgebracht hast bleibt in großen Teilen erhalten, beim Laufen ist das nicht der Fall.

Dir ist also gerade das Fantastische an der Erfindung des Rades aufgefallen :)


zum Thema Erschöpfung: Beim Fahrrad ist es einfach am effektivsten wenn man seine Trittfrequenz hält, so kann man über eine lange Zeit konstante Leistung bringen und der von dir beschriebene Effekt tritt ein. Das ist auch der Grund warum ein Fahrrad so verdammt viele Gänge hat.

[Avalox]

Dir ist also gerade das Fantastische an der Erfindung des Rades aufgefallen :)


Na ja. Vielen Radsportlern ist es wohl noch nicht aufgefallen, dass diese eine Fitness auf einem Energiespar Gerät erlangen wollen.

[mrt]

Du wirst auf dem Fahrrad die gewünschte Fitness schneller erreichen und auch die maximale erreichbare ist höher....

[Monger]

Du wirst auf dem Fahrrad die gewünschte Fitness schneller erreichen und auch die maximale erreichbare ist höher....

Und zwar... weil ?!? :|

Das einzige Argument was mir einfällt, ist dass man bei gleicher Leistung die Gelenke mehr schon, und sich so mehr beanspruchen kann. Aber was die Gesamtmuskulatur sowie Herz und Lunge angeht, werden die zu Fuß weit schneller und umfassender gefordert als auf dem Fahrrad.

[AtTheDriveIn]

Na ja. Vielen Radsportlern ist es wohl noch nicht aufgefallen, dass diese eine Fitness auf einem Energiespar Gerät erlangen wollen.
Ist ja auch durchaus möglich. Je schnell du fährst, desto höher ist der Windwiderstand und je mehr Energie musst du aufbringen um nicht langsamer zu werden.

[Freakazoid]

Du wirst auf dem Fahrrad die gewünschte Fitness schneller erreichen und auch die maximale erreichbare ist höher....

Zufuß ist immer einer höhere maximale Leistung möglich. Der Laufapparat umfasst mehr Muskeln als der "Radapparat" und verheizt entsprechend mehr Energie. Bei einem Belasungstest ist der Maximalpuls beim Laufen auch immer höher als beim Radfahren.

Was ist schon "gewünschte Fitness"? :|

[WhiteVelvet]

Man könnte auch sagen: Es kostet extrem viel Energie, den Körper in aufrechter Position zu halten. Bei jedem Schritt verhindern alle Muskeln, dass der Körper kollabiert, sie halten ihn stehend. Beim Rad muss man das nicht machen, man sitzt relativ entspannt, das spart nochmal Energie. Im Stehen wird sehr viel Energie verbraucht, um das eigene Gewicht zu tragen.

[John.S]

Na ja. Vielen Radsportlern ist es wohl noch nicht aufgefallen, dass diese eine Fitness auf einem Energiespar Gerät erlangen wollen.

Naja wenn ich mir die ganzen Leute ansehe die kaum schneller mit dem Fahrad fahren als zufuss,frage ich mich echt wieso sie nicht gleich zufuss gehen.
Aber eigentlich ist die Antwort klar:Faulheit.

Ich dagegen fahre generell schnell mit dem Fahrad,ohne Ausnahme^^