Dé ultieme upgrade voor iedere fiets


door : Redactie Mountain Bike Plus 28 jan. 2021

Bikenerden, er is niets mooiers. Titanium boutjes, ongekend lichte bidonhouders van luttele grammen, elektrische achterderailleurs en droppers. De prijs per gram gaat rap omhoog. Statisch gewicht, waarbij alle grammetjes samen een druppel op de gloeiende wattageplaat zijn. Wielen daarentegen zijn roterende massa. Iedere winst die je daar behaalt, betaalt zich dubbel en dwars uit. Volgens velen tellen de grammen dubbel zodra ze roteren. Die lichte wielen zijn de ultieme upgrade. Maar ligt het ook echt zo simpel? In dit én komend nummer gaan we kijken naar de invloed van die ultiem lichte wielen.

Wattage per kilogram
Om de invloed van ultiem licht gewicht in perspectief te plaatsen, moeten we allereerst bekijken hoeveel invloed het gewicht van je fiets nu heeft op je prestatie vermogen. De PKs voor jou als fietser wordt in watt per kilogram uitgedrukt. Om je wattage per kilogram uit te rekenen wordt een FTP test gedaan (FunctionalThreshold Power). Die test laat zien welk vermogen jij maximaal kunt leveren gedurende 60 minuten, waarbij de inspanning constant is. Een FTP test wordt meestal in twintig minuten gedaan overigens, waarbij middels een correctie je FTP wordt uitgerekend. Het gemiddelde vermogen wat uit die test komt wordt gedeeld door je lichaamsgewicht en zo rolt er het wattage per kilogram uit. Een FTP uitkomst is een moment opname; kortom de waardes zullen naarmate je getraindheid fluctueren.

Nu kan het zijn dat rijder A een waarde haalt van 500 watt, terwijl rijder B 400 watt gemiddeld rijdt gedurende de test. Kortom, rijder A heeft meer vermogen geleverd en lijkt dus sneller. Maar, rijder A heeft een lichaamsgewicht van 90 kilogram, terwijl rijder B 70 kg op de weegschaal brengt. Rijder A heeft 500 / 90 = 5,56 watt per kilogram. Rijder B heeft 400 / 70 = 5,71 watt per kilogram. Kortom, rijder B heeft meer PKs ter beschikking.

Het systeem
Lichaamsgewicht is de eerste factor, maar je hebt uiteraard je uitrusting ook nog. Je fiets, kleding, helm en schoenen zul je ook mee moeten zeulen. In ons geval gaat het om een SpecializedEpicEvoExpert die 11.6kg op de weegschaal brengt. De overige uitrusting brengt 1.6kg op de weegschaal. Qua lichaamsgewicht zit onze testrijder op 73 kilo. Opgeteld zit het systeemgewicht dus op 86,2kg.

SpecializedEpicEvo Expert: 11.6 kg
Roval Control wielset: 1630 gram
Rijder: 73kg
Uitrusting: 1652 gram
Totaal: 86.2kg. 418

Kijk je nu vervolgens naar het wattage dat per kilo beschikbaar is, dan zul je uiteraard ook de FTP van de betreffende persoon moeten weten. Die FTP bedraagt 418 watt, wat een wattage van 5,7 per kilo oplevert. Maar, neem je het systeem totaal dan komt het vermogen per kilo uit op 4,86.

Als je naar bovenstaande gegevens kijkt is één ding direct duidelijk. Het lichaamsgewicht is de grootste factor. Een lichte rijder brengt het gewicht drastisch omlaag, en het wattage per kilogram stijgt. Lage vetpercentages hebben dus een voordeel, maar uiteraard is er een grens. Het omlaag brengen van het gewicht van je fiets of uitrusting heeft invloed. Om dit te illustreren doen we weer een simpele rekensom.

Stel, we monteren in plaats van onze Roval Control Expert wielset van 1652 gram, de Roval Control SL set die amper 1220 gram aantikt. We besparen nu 432 gram. Het wattage per kilogram stijgt nu naar 4,87. Een magere 0,01 watt winst. Stel, we hebben een met een lichaamsgewicht van 65kg die dezelfde FTP eruit weet te persen (wat het in de pro regionen brengt), dan is die 432 gram van grotere invloed. De w/kg bij de 'zware' wielen bedraagt 5,35 terwijl de lichte wielen zorgen voor 5.37 watt per kilo. Nog steeds een relatief klein verschil, maar het illustreert wel dat een lichte fiets voor een lichte rijder meer invloed heeft.

De invloed van wielen
Tot nu toe zijn we in bovenstaande berekeningen steeds uitgegaan van statisch gewicht. Om de invloed van gewicht op prestaties te kunnen beoordelen is wat basiskennis nodig van natuurkunde. Allereerst, welke krachten moet jij als fietser nu overwinnen op de fiets?


  1. Zwaartekracht. Klim de berg op en het mag duidelijk zijn. De zwaartekracht trekt je omlaag. Je hebt dus kracht nodig die groter is dan die tegenwerkende kracht om te versnellen- of minimaal gelijk om dezelfde snelheid te houden of niet achteruit te rollen.
  2. Rolweerstand. Het contact van je band met de ondergrond resulteert in rolweerstand, waardoor een deel van je energie verloren gaat.
  3. Frictieweerstand. Je aandrijving is efficiënt, maar toch gaat er een klein deel verloren in je transmissie en de lagers van je wielen.
  4. Luchtweerstand. De grootste factor, die exponentieel toeneemt zodra de snelheid omhoog gaat.

We grijpen even terug op Isaac Newtons wetten. Beginnende bij de wet van traagheid. Een object waarop geen resulterende kracht werkt, is in rust of beweegt zich rechtlijnig met constante snelheid voort. De tweede wet van Newton luidt als volgt: de verandering van impuls is recht evenredig met de resulterende kracht en volgt de rechte lijn waarin de kracht werkt.

De versnelling van een fietser is dus evenredig aan de grootte van de netto kracht en omgekeerd evenredig met de massa van het voorwerp.

Uit deze wetten kun je één belangrijke conclusie trekken - de input die jij levert als rijder gaat niet zomaar verloren. Dat wil zeggen, je fiets slaat als het ware de energie op. Een grotere massa heeft meer energie. De input die je moet leveren is hoger om hem tot die snelheid te brengen, maar die energie wordt ook weer afgegeven. Pas zodra je gaat remmen, treed er daadwerkelijk energieverlies op.

Bij mountainbiken speelt de luchtweerstand een minder grote rol dan op de weg. Frictieweerstand is relevanter, maar is nog steeds verwaarloosbaar bij kleine gewichtsverschillen waar we het hier over hebben. De grootste factor die een rol speelt is afhankelijk van waar je fietst. Aangezien het verlies optreed bij remmen, is een bochtig, technisch parcours waar je veel moet versnellen dus de grootste 'verspiller' van energie. En precies daar heb je direct voordeel van dat lagere gewicht.

Terug naar de wielen. Zodra je een lichte wielset erop hebt liggen, of lichte banden, heb je het gevoel dat je veel makkelijker fietst. De lichtvoetigheid die de vermindering aan dat roterend gewicht meebrengt, is fantastisch. Er wordt gezegd dat iedere gram die je van het wiel weg weet te schaven, dubbel telt. Hoe zit dat dan?

Een wiel beweegt met dezelfde snelheid als de rest van de fiets. Maar, het roteert. Hoe zwaarder het wiel, des te meer kracht er nodig is om het van richting te veranderen, in dit geval voorwaarts. Ook hier geldt weer dat die kracht uitsluitend nodig is bij versnelling. En, die factor twee telt alleen voor het gewicht dat aan de buitenkant van je wiel ligt. Het gewicht van je naaf telt als 1, terwijl die van je spaken een factor 1,5 meewegen. We nemen onze Roval wielen nu weer als voorbeeld. Zonder rekening te houden met de invloed van het roterende gewicht bij versnelling levert de wielset een voordeel op van 0,43% voor onze testrijder. Voor het gemak vereenvoudigen we de data die nodig is voor de (ingewikkelde) berekening – we tellen de 270 gram gewichtsbesparing aan roterend gewicht van de Roval Control SL wielen dubbel mee in onze totaal berekening. We komen nu op een wattage van 4,65 watt per kilo, oftewel een winst van 0,65%. Maar, die berekening geldt uitsluitend op het moment van versnellen.

Er is meer
De berekende gegevens liegen er niet om. Gewicht heeft uiteraard invloed. Er is energie nodig om de massa in gang te brengen. En wanneer er een technisch parcours wordt voorgeschoteld is dat gewicht nog belangrijker aangezien je keer op keer weer zult moeten versnellen. Voor een lichte rijder blijkt ook dat die gewichtswinst van je fiets zich beter uitbetaald dan wanneer je lichaamsgewicht hoger is. De enorme winst die met wielen te behalen zou zijn, is in de praktijk een flink stuk kleiner. Uiteraard is dat niet het hele verhaal. Lichte wielen zijn (kunnen) stijver. De krachtoverbrenging is dus efficiënter en ook kan het wiel wellicht beter omgaan met invloeden van buitenaf. En, het voelt toch écht veel lichter. Dan kunnen al die berekeningen kleine percentages laten zien, maar misschien klopt dat gewoon niet?


Het veld in
Om dat te testen is er maar één mogelijkheid. We gaan het veld in. Aangezien dit een stukje ingewikkelder bleek dan vooraf gedacht, gaan we grondig te werk. We voorzagen beide Roval wielen van dezelfde onderdelen. 2.35" Schwalbe Racing Ray en Racing Ralph banden, op een identieke druk. 1.2 bar aan de achterkant en 1.1 bar aan de voorkant. Middels een Rotor 2inPower gaan we de komende tijd drie scenarios testen, op dezelfde dag,

  1. Tien minuten met een constant wattage van 300 watt over een veldweg die glooiend omghoog gaat.
  2. Draaien- en keren over het parcours van Horst. Ook hier met als doel het wattage constant te houden, maar hier gaan we van een gemiddelde uit van 200 watt.
  3. Een sprint omhoog over dezelfde afstand.

Deze data leggen we in het volgende nummer naast elkaar. Is de invloed van die prachtige wielset echt zo klein, of is de waarde groter dan de berekeningen in dit artikel aangeven? Je leest het in editie 202.

Tags :



Reacties


    Er zijn nog geen reacties geplaatst.

Reageer



Mountain Bike Plus maakt gebruik van Cookies ter verbetering van onze website. Maakt u verder gebruik van onze website dan gaat u hiermee akkoord.
Meer informatie

Ok