Die Aerodynamik eines rotierenden Laufrades
· warum bringt ein Aerowheel bei Rückenwind am meisten.
· warum profitiert man im Windschatten besonders von Aerowheels.
Zunächst stellen wir uns ein rotierendes Vorderrad vor.
Wir heben eine imaginäre Rennmaschine am Lenker etwas an, und versetzen das Vorderrad in eine Rotation. Durch kräftiges Anstoßen bringen wir das Vorderrad auf eine Rotationsgeschwindigkeit von 40 km/h. Wichtig ist, dass das Vorderrad etwas vom Boden abgehoben ist. Es dreht sich, während das Fahrrad als Ganzes unbewegt bleibt. Zum bewegten Fahrrad kommen wir später. Nun wollen wir dieses schnell rotierende Vorderrad etwas genauer betrachten.
Am obersten Punkt des Laufrades, also dort, wo der Fahrer auf den Reifen sieht, saust der Reifen mit einer Geschwindigkeit von 40 km/h nach vorne. Das ist die Rotationsgeschwindigkeit, die wir dem Rad mitgegeben haben. Die Nabe bewegt sich sich mit 0 km/h vorwärts, denn das Fahrrad als Ganzes befindet sich ja in Ruhe. An der Unterseite bewegt sich das Laufrad mit minus 40 km/h. Das Minus kommt dadurch zustande, dass wir alle Geschwindigkeiten in Fahrtrichtung betrachten wollen. Das Minus zeigt an, dass die Bewegung rückwärts erfolgt.
Die reale Fahrsituation bei 40 km/h
Jetzt verlassen wir diese Vorbetrachtung und kommen zur realen Fahrsituation. Es kommt also die Vorwärtsbewegung des Fahrrades als Ganzes hinzu: Das Vorderrad rotiert weiterhin mit 40 km/h, aber das bedeutet nun, dass das Fahrrad als Ganzes ebenfalls eine Geschwindigkeit von 40 km/h aufweist. Wir fahren also ganz normal mit Tempo 40 dahin. Welche Geschwindigkeiten finden wir nun an unserem imaginären Vorderrad?
Ganz einfach: Wenn wir mit 40 km/h fahren, dann hat die Nabe ebenfalls dieses Tempo. Pro Stunde bringen wir die Nabe um 40 Kilometer voran. Anders sieht es beim rotierenden Vorderrad aus. Am obersten Punkt saust es mit 80 km/h nach vorne. Denn es rotiert mit 40 km/h um die Nabe, die sich ihrerseits mit 40 km/h nach vorne bewegt.
Wir müssen also die Rotationsgeschwindigkeit des Vorderrades zur Geschwindigkeit der Nabe addieren. Das Gleiche gilt am untersten Punkt des Laufrades.