De invloed van de mechanische weerstand

In het artikel over de natuurkunde van het fietsen, heb je gezien dat de mechanisch weerstand ertoe leidt dat het rendement van de overdacht van je vermogen iets minder dan 100% is. We drukken dit meestal uit in het mechanisch rendement η en komen dan uiteindelijk uit op de bekende wielrenvergelijking:

P*η = cr*m*g*v +0,5*ρ*cdA*(v+vw)2*v+i/100*m*g*v

Bij de standaardcondities geldt dat η 0,975 is, dus 97,5% van het vermogen P van snelle Eddy (300 Watt) komt uiteindelijk ten goede aan de rolweerstand, de luchtweerstand en de klimweerstand.

Wat voor mogelijkheden heeft Eddy om zijn mechanische weerstand te verminderen en dus zijn mechanisch rendement te verhogen?

Welke factoren bepalen η?

In theorie is het mechanisch rendement η afhankelijk van :

1. Het fietsontwerp, met name de trapas, tandwielen, derailleur, ketting en naven en lagers.
2. Het fietsonderhoud, met name het schoonhouden en smeren.
3. Het vermogen, bij een groter vermogen is het rendement hoger.
4. Het verzet en de trapfrequentie.

Praktijkwaarden zijn weergegeven in de bijgaande tabel.

Wat is de invloed van het mechanisch rendement op de vlakke tijdrit?

We hebben de invloed weer uitgerekend met ons programma en onder de standaardcondities.

De resultaten zijn weergegeven in de bijgaande grafiek en tabel. Je ziet dat de haalbare snelheid recht evenredig is met het mechanisch rendement η. Als snelle Eddy zijn totaal rendement η zou kunnen verhogen van 0,75 naar 0,85, dan neemt zijn snelheid toe van 40,41 km/h tot 40,56 km/h, dus circa 0,3 %. Op de tijdrit van 40 km wint hij daarmee in totaal 13 seconden. Omgekeerd kan hij 13 seconden verliezen als zijn rendement daalt tot 0,65, bijvoorbeeld door slecht onderhoud.

Het loont dus zeker de moeite om je fiets goed schoon en in optimale conditie te houden. De aanschaf van een topfiets moet natuurlijk passen in je budget.

Wat is de invloed van de rolweerstand op de Alpe d’Huez?

Ook hier hebben we de resultaten weergegeven in een soortgelijke grafiek en tabel. Je ziet dat ook hier de haalbare snelheid recht evenredig is met het mechanisch rendement η. Het effect is in dit geval wat groter dan het vlakke, namelijk een winst van 1% en in totaal 30 seconden op de klimtijd (bij een verhoging van η van 0,975 tot 0,985). De lagere mechanische weerstand wordt op de Alpe d’Huez omgezet in een hogere klimweerstand en op het vlakke in een hogere luchtweerstand. Omdat de luchtweerstand met de 3e macht van de snelheid toeneemt, is het effect op de snelheid op het vlakke minder groot.

Je kunt het effect van alle aspecten op je eigen prestaties berekenen met onze calculators op www.hetgeheimvanwielrennen.nl. Daar kun je ook ons boek bestellen. Het is ook verkrijgbaar als ebook.

Hans van Dijk, Ron van Megen en Guido Vroemen