Gegenstand wissenschaftlicher biomechanischer Untersuchungen betreffen auch die Aerodynamik des Radrennfahrers. Der Luftwiderstand bestimmt weitgehend das taktische Verhalten des Rennfahrers. Leider sind in diesem Bereich gerade auf internationaler Ebene in der letzten Zeit reglementarisch Fehler begangen worden. Ich denke vor allem an die zulässigen Sitzpositionen im Zusammenhang mit den homologierten Stundenweltrekorden.
(ende 1999)

Glücklicherweise wurden diese neuerdings aber wieder korrigiert.

Welche Werte muss ich nun für eine Berechnung einsetzen?

Der Gesamtluftwiderstand wird in Newton ausgedrückt.

Der Cw-Wert wird durch Messungen in einem Windkanal ermittelt. dabei wird heute meist in einem Grenzschichtwindkanal gemessen.
Die Problematik der Messung liegt in der Definition der Theorie, welche für die Resultate herangezogen wird. In der Automobil und der Luftfahrtindustrie ist die Sache einfach. Es befinden sich nur wenige bewegliche Teile am Messobjekt. Die Reynoldszahl kann für die Unterscheidung von laminarer zu turbulenter Strömung herangezogen werden. Weiter stellt sich bei einer Geschwindigkeit ab ca. 10m/s bei solchen Messobjekten eine laminare Strömung ein, welche bis zu hohen Geschwindigkeiten einen Konstanten Cw-Wert ergeben.
Anders verhält es sich beim Fahrrad. Dieses Gefährt ist vielfach mit tieferen Geschwindigkeiten unterwegs, und die beweglichen Teile (Speichenräder, Pedalen, Kurbeln, Beine) führen dazu, dass seitlich und hinter diesen Teilen die laminare Strömung in turbulente Strömung übergeht. Die Messresultate in diesen Bereichen sind mit grossen Standardabweichungen behaftet. In der Praxis behilft man sich mit der zwar falschen aber wegen des geringen Betrages nicht mehr hinterfragten Technik der Extrapolation der Werte aus dem laminaren Bereich. Die Begründung ist einfach:

Fährt ein Radfahrer mit einer Geschwindigkeit von 20 km/h --> 5.555m/s ergibt dies einen Luftwiderstand von ca. 26 Watt bei einem Cw-Wert von 0.65 bei einem Cw-Wert von nur 0.32 resultiert ein Luftwiderstand von 10 Watt. Diese Differenz (16Watt) kann bei einem Automotor vernachlässigt werden. Anders sieht es bei einer Geschwindigkeit von 50 km/h --> 13.888 m/s aus. Hier würde die Differenz mit dem gleichen Fahrer 270 Watt ausmachen. Aber in diesem Bereich sind die Messresultate ja glücklicherweise gültig.

Tabelle der Cw-Werte für verschiedene Radfahrer

Genau so wesentlich wie der Cw-Wert ist die Stirnfläche A, welche in m2 in die Rechnung einfliesst. Diese Stirnflächen können mit einem Planimetrieprogramm aus Videobildern herausgegriffen werden. Die Ansichtsfläche ist von der Körpergrösse abhängig. Als Annäherung kann folgende Berechnung angesetzt werden:

Körpergrösse (m)  x KF

                            Beispiel: Fahrer mit 1.72m Körpergrösse und Strassenposition
Tabelle KF           1.72 m x 0.24 = 0.413 m2 Stirnfläche

Grundlage dieser Formel sind mehrere Messungen welche ich anhand von Fotos mit verschiedenen Athleten in verschiedenen Stellungen gemacht habe. Diese Grundlagen werden auf dem Blatt 10_15-1 erläutert.

Nun noch die Frage nach der Luftdichte Q (in kg/m3)

Auch diese ist abhängig von der Temperatur und der Höhenlage. Mit der Barometrischen Höhenformel kann das Luftgewicht ermittelt werden.

Ich habe diese auf unsere Bedürfnisse angepasst. Die Formel ist auf eine mittlere Barometrische Klimalage angepasst.

Für T ist die Temperatur in Celsius C° und für Höhe die geografische Höhe in M.ü.M.
einzusetzen.

Als Hilfestellung habe ich auf der Seite Download  das Programm Energie bereitgestellt.

Weiter

Ausgezeichnete Vergleichsrechnungen können im Internet unter folgenden Links gefunden werden:

Link zu  Dr. Michael Plachky    http://www.rst.mp-all.de/

Link zu Manfred Nüescheler    http://de.geocities.com/manfred43_99/RadAmBerg.html

Link zu  Kreuzotter Fahrrad    http://www.kreuzotter.de/deutsch/speed.htm