Luchtweerstand
De snelheid van een fietser hangt af van de pedaaldruk die hij ontwikkelt en van de luchtweerstand. Bij tegenwind voel je die luchtweerstand goed: terwijl je even hard trapt, ga je langzamer. De fiets ondervindt ook enige rolweerstand. Maar op een vlak en glad wegdek is die slechts ± 5% van de totale weerstand die de fietser moet overwinnen; 95% is luchtweerstand.
Luchtweerstand: frontoppervlak en stroomlijn
Bij windstil weer en bij geringe snelheid (minder dan 20 km/uur) is de luchtweerstand klein; maar bij toenemende snelheid wordt die snel groter: hij neemt exponentieel toe. De oorzaak van die luchtweerstand is het frontoppervlak: grote en forse mannen hebben op de fiets meer frontoppervlak dan kleine en tengere tieners. Die mannen ondervinden bij het fietsen meer luchtweerstand. Maar dat valt niet op doordat ook de pedaaldruk die ze ontwikkelen doorgaans veel groter is. De luchtweerstand is ook afhankelijk van de stroomlijn: hoe beter de stroomlijn hoe sneller je vooruitgaat bij dezelfde pedaaldruk en bij hetzelfde frontoppervlak. Luchtweerstand (Cw) wordt in windtunnels gemeten. Bij wielrenners is zo de optimale fietshouding bepaald: de houding met het kleinste frontoppervlak en met de beste stroomlijn. Windtunnelproeven zijn echter duur en worden voor ligfietsers zelden gebruikt. Maar er is ooit een racefiets vergeleken met enkele ligfietsen in een windtunnel. Met daarop dezelfde wielrenner. De verschillen in stroomlijn bleken klein; het verschil in frontoppervlak was bepalend voor de luchtweerstand.
| Frontoppervlak op de racefiets | |||
 ± 0,45 m² handen op het stuur |
 ± 0,42 m² handen in de beugels |
Frontoppervlak op de ligfiets (foto’s Radboud Verberne) |
|
 ± 0,35 m² street legal |
 ± 0,32 m² shock proof | ||
Frontoppervlak op de racefiets
Op de racefiets met de handen op het stuur (foto links) is het frontoppervlak van een gemiddelde man naar schatting ± 0,45 m². Met een trapvermogen van 250 watt haal je dan, bij windstil weer, een snelheid van 32 km/uur. Met de handen in de beugels op dezelfde fiets wordt het frontoppervlak ± 0,42 m². Met hetzelfde trapvermogen van 250 watt haal je zo een snelheid van 35 km/uur. Door deze verandering van fietshouding wordt het frontoppervlak 7% kleiner en de snelheid 9% groter: een omgekeerde verhouding waarbij de schatting van het frontoppervlak niet helemaal nauwkeurig is.
Frontoppervlak op de ligfiets
Op de street legal is het geschatte frontoppervlak van de dezelfde man ± 0,35 m²; op de shock proof ± 0,32 m². Zowel op de low racer als op de high racer is zijn geschatte frontoppervlak ± 0,30 m². Op de street legal is het frontoppervlak dus ongeveer 17% kleiner dan op de racefiets met de handen in de beugels (0,35 tegen 0,42 m²); op de shock proof is het verschil circa 24% en op de twee race-ligfietsen ± 29%. Met hetzelfde trapvermogen van 250 watt zou je op de street legal dus ongeveer 17% meer snelheid verwachten dan op de racefiets of ruim 40 km/uur tegen 35 km/uur op de racefiets. Op de shock proof zou die snelheid circa 43 km/uur moeten worden en op de low en high racer 45 km/uur.
Praktijk
De praktijk blijkt echter anders. Over een afstand van 50 km haalde ik op mijn racefiets een gemiddelde snelheid van slechts 29 km/uur. Kennelijk was mijn trapvermogen dus minder dan 250 watt, want daarmee zou ik 35 km/uur hebben gehaald. Na een gewenningsperiode haalde ik op de street legal in hetzelfde trainingsrondje dezelfde snelheid als op de racefiets: 29 km/uur. Maar daarbij was m’n frontoppervlak wel ongeveer 17% kleiner! En op de shock proof reed ik die 50 km met 32 km/uur gemiddeld. Dat is weliswaar 10% sneller dan op de racefiets, maar met een circa 24% kleiner frontoppervlak had dat snelheidsverschil een stuk groter moeten zijn. Op de high racer reed ik de 50 km met een gemiddelde snelheid van 33 km/uur. Dat is maar 14% sneller dan op de racefiets bij een ± 29% kleiner frontoppervlak. Hoe kon dat nou?
www.racefiets-ligfiets.nl
ISBN 978-90-812153-2-9
© Rogier Verberne
andere e-boeken van Rogier Verberne: Veterinaire Verhalen en Q-koorts