Thema Trittfrequenz und Gangschaltung

[Pibach]

Das mit schnell treten und lange durchhalten erscheint mir deswegen unlogisch...

Das gilt ja auch nur, wenn Du mit Gangschaltung unterwegs bist. Dann kannst Du für die selbe Geschwindigkeit unterschiedliche Gänge wählen, also Trittfrequenz gewünscht anpassen.

Der Effizienzverlauf also Verhältnis von Input Energie zu Output Energie folgt dabei wohl einer Art "Dromedarkurve" mit 2 Höckern (jeweils für Sitztritt und Wiegetritt). Wobei das wohl auch vom Energielevel abhängt und der dynamische Wechsel offenbar am effizientesten ist.

[EmilEmil]

Ja, Zitat @PeterPibach,
"Ich kann das aus eigener Erfahrung auch bestätigen, dass die Trittfrequenz ziemlich nebensächlich ist."
ich glaube nicht, daß Du in Deinem Leben jemals Deine Trittfrequenz gemessen hast. Solange ich in diesem Forum Teilnehmer bin, hab ich dieserhalb von Dir nichts gehört (Niemals nicht ).
Mit der Trittfrequenz ist es, sehr anschaulich dargestellt, so, daß zB beim Befahren einer 27 [km] Strecke einmal mit geringerer ( 60 [1/Min]) und ein zweites Mal mit höherer Kadenz ( 90 [1/Min]) bei angepaßter Entfaltung von 7,5 [m] sowie 5,0 [m], entsprechend einer gleichen Geschwindigkeit (27 [km/h], Fahrzeit 1 Stunde ) für beide Fälle, im ersten Fal 60 x 60 = 3600 Umdrehungen und zweitens 90 x 60 = 5400 Umdrehungen geleistet werden. Da bei einer Umdrehung ( = 360 [Grd]) der menschliche Tretapparat abwechselnd (Rechte Seite und Linke Seite jeweils 180 [Grd] aktiv (= Kraftentfaltung) und 180 [Grd] nahezu passiv (= Erholungsphase)) ist, hat die größere Trittfrequenz Vorteile durch den in der Summe größeren Erholungswinkel.

In dem Bild sieht man die Auswertung der Momenten-Kurven (Entspricht bis auf den Hebelarm der Kraft auf das Pedal) über einen Winkel von 360 [Grd]. Jede Spitze ist jeweils einem aktiven Bein zugeordnet (Rechts oder Links, deren Werte sich in der Phasenlage unterscheiden, ansonsten aber Deckungs-gleich sind). Es sind die Kurven für einen Gelegenheitsradler (= 100 [Watt]), Hobbyradler (= 300 [Watt]), und einen Wettbewerbsradler (= 500 [Watt]), eingetragen, sowie ein zugehöriger Durchschnittswert (gestrichelt).
Die Wattzahl errechnet sich aus dem Momenten-Wert (Durchnitt) multipliziert mit der Trittfrequenz, hier 90 [1/Min].
Die Muskelanstrengung produziert in den Muskeln Milchsäure, die sofort in Laktat und Protonen zerfällt. Die Protonen verursachen die Muskelermüdung. Vgl:
http://www.sportunterricht.de/lksport/m ... ure07.html
Es ist offenbar günstig, wenn die Derivate der Milchsäure in kleineren Mengen und baldmöglichst abtransportiert werden.
Das legt jedenfalls auch die Statistik der Stunden-Weltrekorde auf dem Rad nahe, die in den letzten 60 Jahren immer mit einer Kadenz von über 100 [1/Min], meist 105 [1/Min], aufgestellt wurden (Geschwindigkeit > 50 [km/h].
Zum besonderen Problem der TE:
Jede Übersetzung (Entfaltung) am Rad bestimmt zusammen mit der Trittfrequenz eine (Ich nenne sie mal "anvisierte") Geschwindigkeit. Diese Geschwindigkeit bestimmt über Luftwiderstand (proportional der dritten Potenz der Geschwindigkeit, gilt bei bei Windstille), Steigungswiderstand (einfach proportional der Steigung (in Prozent) ) und den anderen Widerständen eine erforderliche Leistung. Diese Leistung, gemessen in [Watt] muß der Radler aufbrigen, dh. da die Trittfrequenz schon festliegt, muß der Radler die erforderliche Tretkraft zur Verfügung stellen. Sind seine Muskeln zu schwach, regelt sich das ganze System auf eine geringere Geschwindigkeit runter.
Bei hohen Geschwindigkeiten (Schnellfahrt) spielt der Luftwiderstand die größte Rolle, bei geringen Geschwindigkeiten (Bergfahrt) der Steigungswiderstand.
ZB haben fast alle Radler (das sind alle bis auf endlich viele "Pibachs") die Erfahrung gemacht, daß man aus einer konstanten Fahrt heraus bei ZB plötzlichem Gegenwind/leichter Steigung langsamer wird, aber durch Herunterschalten und leichter Erhöhung der Kadenz sogar noch ein bißchen schneller wird als zuvor. Eine günstige (feine) Gangabstufung mal vorrausgesetzt.
Wer natürlich mit einem Eingang Unterwegs ist, kann diese Erfahrung nicht machen, wobei ein Eingang für bestimmte Trainigsfahrten Sinn macht oder auch auf der Bahn, wo es weder Wind noch Steigung gibt.

MfG EmilEmil

[berlinonaut]

In dem Bild sieht man die Auswertung der Momenten-Kurven (Entspricht bis auf den Hebelarm der Kraft auf das Pedal) über einen Winkel von 360 [Grd].

@EmilEmil: könntest Du interessehalber mal ausrechnen, welche Leistung Petra bei ihren aktuellen Parametern 4,80m Entfaltung / 60er Kadenz / 17,5 km/h am semiaufrechten Mu Uno in etwa auf die Pedale bringt und ob und wie sich das änderte wenn sie

a) eine 70er Kadenz treten würde
b) die 60er Kadenz mit einer längeren Übersetzung führe (z.B. 5,80m)
c) was dabei rauskäme die für 4,80m oben errechnete aktuelle Leistung mit der 5,80m Übersetzung zu kombinieren?

Bonusfrage: Liesse sich (zumindest annähernd) für eine gegebene Entfaltung und ansonsten bekannten, konstanten Parametern (Mu Uno in der windfreien Ebene, Freizeitfahrerin) eine (aus biologischen Gesichtspunkten) ideale Trittfrequenz zumindest theoretisch berechnen unter Berücksichtigung von Luftwiderstand etc. oder wäre das ein Ansinnen, das von vorne herein zum Scheitern verurteilt ist aufgrund z.B. der Individualität der Tretaspiranten?

[TomK]

Bei höherer Trittfrequenz (Weg) sinkt die notwendige Kraft (bei gleicher Geschwindigkeit).

https://de.wikipedia.org/wiki/Trittfrequenz

[EmilEmil]

Ich benutze häufig den "Kreuzotter"-Rechner, obwohl der gewisse Einschränkungen hat. (Vgl):
http://www.kreuzotter.de/deutsch/speed.htm
Mit ein paar Schätzwerten "Norm-Petra" komme ich auf eine erforderliche Leistung 68 [Watt].
Mit 70 [1/Min] Kadenz erhöht sich die Geschwindigkeit von 17,5 [km/h] auf 20,4 [km/h] und die erforderliche Leistung auf ca 100 [Watt].
Die Fahrgeschwindigkeit bestimmt sich immer aus dem Gleichgewicht Verfügbare Leistung = Erforderliche Leistung.
Theoretisch muß aber für den Fall der Geschwindigkeitssteigerung durch Kadenz-Erhöhung die Muskelkraft nicht größer werden. Die Biomechanik des Menschen scheint aber so zu funktionieren, daß zunächst mal die Leistung (Wattzahl) in einem gewissem Bereich konstant ist. D.h. wenn ich schneller trete, reduziere ich gleichzeitig meine Tretkraft. Den umgekehrten Fall gibt es auch, wenn ich eine Steigung befahre, reduziere ich die Kadenz (zB bei mir von 75 [1/Min] auf 60 [1/Min] bei 20 % Steigung) bei Vergrößerung der Tretkraft. Bei der Bergfahrt hat das den (positiven) Effekt, daß durch die reduzierte Geschwindigkeit auch die Leistungs-Anforderung verringert wird. Sonst könnte ich sicher keine 20% Steigung befahren, die Entfaltung ist bei mir dann unter 1,6 [m] !
Die menschliche Biomechanik scheint so zu arbeiten, daß ich für einschneidende Änderungen ein umfangreiches Training absolvieren muß.
Die Fälle c) und d) kannst Du Dir mit "Kreuzotter" beantworten.
Eine Art, die ideale Trittfrequenz aus bekannten Parametern zu berechnen, ist mir nicht bekannt, und das halte ich bei der Komplexität des Themas auch nicht für Ziel-führend. Vielmehr scheint es so zu sein, daß jeder seine eigene Trittfrequenz finden muß oder besser: sich erarbeiten muß. Natürlich kann und sollte man sich dabei auf Erfahrungswerte anderer Radler stützen.
Egal, ob Rentner oder Radrenner: Letzlich reduziert eine hohe Trittfrequenz bei gleicher Leistung die erforderlichen Tretkräfte und fördert damit nicht nur die Ausdauer, sondern sorgt, speziell bei älteren Menschen häufig notwendig, für eine geringere Kniebelastung. Unabdingbar ist dabei eine Übersetzungs- (Entfaltungs-) Änderung. Vor 2 Jahren hatte ich bei den ersten längeren Fahrten plötzlich Knieprobleme: Mit der vorhandenen Schaltung konnte ich die Belastung reduzieren und weiter fahren. Inzwischen hat sich das alles wieder normalisiert. Trotzdem erwarte ich nicht, daß alles immer problemlos weiter läuft. Denn schließlich befinde ich mich im "abgestandenen" Alter.

MfG EmilEmil

[Motte]

Nachträglich eingefügt - Ich weiß nicht warum, aber ich hab Emilemils letzten Beitrag beim Senden nicht sehen können- Sonst hätte ich das nicht wiederholt, was er gesagt hat - sieht jetzt natürlich etwas komisch aus.



Vieles ist schon gesagt worden. Physikalisch ist alles einfach und eindeutig. Wenn da nicht der Mensch wäre. Und dessen Muskelapparat nebst Durchblutung ist eben nicht einheitlich und eindeutig. So gab es Lance Armstrong und Jan Ullrich – der eine fuhr eine hohe Trittfrequenz – der andere eine niedrige. Beide waren Spitzensportler mit zahlreichen Siegen.
Wer mit mehr Kraft in niedrigen „Drehzahlen“ unterwegs ist, der nutzt noch ein paar andere Muskeln. Und diesen sagt man nach, dass sie die Dauerbelastung eher übel nehmen. Aber eben nicht bei Jedem.
Die höhere Trittfrequenz muss man üben – weil sie logischerweise ungewohnt ist. Mal 10 Minuten ausprobieren und dann sagen „kann ich nicht – ist unangenehm“ bringt einen nicht weiter. Dann müsste man konsequent alle Anstrengungen unterlassen, die man noch nie unternommen hat.
Ein einfaches Beispiel zeigt aber, dass höhere Trittfrequenzen unterwegs ganz angenehm sein können. Wer mal über eine größere „Bodenwelle“ fährt sackt bei einem 80er Tritt (ohne Schalten) leicht ein. Das stört aber nicht weiter – das steckt man leicht weg. Wer mit einem 60er Tritt unterwegs ist, sackt ebenfalls ein, kommt aber sofort in einen Bereich, wo er sich spürbar anstrengen muss. Je nach Wegbeschaffenheit (Feldwege sind solche Kandidaten) merkst Du nach einer halben Stunde Fahrt recht deutlich den Unterschied in der Belastung.
Wo nun zwischen 70 und 90 U/min der persönliche „Wohlfühlwert“ des „Alltagsradlers“ liegt, dass muss jeder ausprobieren. Aber man muss sich eben immer erst dran gewöhnen. Wichtig wird das nur auf langen Strecken – und Single Speeder haben wenig davon, weil die fahrbare Geschwindigkeit ja fest mit der Trittfrequenz verkoppelt ist. Und die Geschwindigkeit häufig von der Umgebungssituation bestimmt wird.
Wer ein wenig dazu lesen möchte, der könnte in das Buch von Stefan Etzel gucken:
„Mit dem Fahrrad unterwegs. Vorbereitung, Strecken, Ausrüstung, Pannenhilfe“
Gibt es günstig gebraucht oder in der Bibliothek.


Beim Wiegetritt setzte ich mein ganzes Körpergewicht ein um das Pedal nach unten zu drücken. Entweder um schneller zu werden oder um eine Steigung rauf zu kommen. Im Idealfall bleibt das Fahrrad selbst dabei ruhig in Mittellage. Man sieht immer Leute, die sich mit dem ganzen Fahrrad dabei von Links nach Rechts in Schräglage bringen. Das ist extrem kräftezehrend. Und nicht der Sinn der Sache.
Wer zum ersten Mal ein längeres Stück im Wiegetritt fährt wird mit Muskelkater nicht unter 3 Tagen bestraft. Denn auch das muss man üben und die Muskeln daran gewöhnen.

[Pibach]

Man sieht immer Leute, die sich mit dem ganzen Fahrrad dabei von Links nach Rechts in Schräglage bringen. Das ist extrem kräftezehrend. Und nicht der Sinn der Sache.

Das hin und her Werfen des Rades im Wiegetritt machen auch Profis. Schau mal Endsprint bei Rennen. Das liefert am meisten Energie. Aber auch in Steigungsetappen wird das Rad leicht gekippt, damit es besser unter den Schwerpunkt kommt (ohne diesen bewegen zu müssen). Am Rennrad geht das etwas besser, da geringer Q-Faktor. Hier Video dazu.

[Motte]

Dann hast Du mich missverstanden - mit "sich mit dem Fahrrad hin und her werfen" meinte ich Rad und Fahrer.

[Pibach]

Hier werden paar Werte (O2, Puls, Lactat) bei unterschiedlicher Kadenz vermessen:

[EmilEmil]

Hallo @Motte, ich denke, daß wir zeitlich aneinander vorbei editiert haben. Bei mir dauert es meist länger, bis die endgültige Fassung steht und häufig speicher ich einen Zwischen-Entwurf ab (Der Editor hat offenbar ein Zeitlimit und schmeißt einen dann raus. Wenn ich dann nicht abgespeichert habe, ist alles weg). Außerdem neigt mein Rechner, bedingt durch das geniale Microsoft Betriebssystem in letzter Zeit zu Abstürzen.
Es fehlen schon etliche Dateien (14 Stück vom Typ *.dll), die bei Programm-Updates einfach verschwunden sind. Es wäre eine Neuinstallation fällig. Leider kann ich mich im Moment nicht dazu brigen, alle Festplatten zu löschen (Formatieren) und etliche Hardware und Programme neu zu installieren. Das dauert ca 14 Tage Fulltime.
Solange es noch so irgendwie geht, nee danke !
Vielleicht hat der Forums-Editor (oder das Betriebssystem) die Zeit von meinem letzten Entwurf eingefügt.
Ist aber gar nicht schlimm, wenn Du Teile meiner Erörterungen nochmal dargestellt hast. Ich sehe das als Bestätigung, und die Forumsteilnehmer können das auch so halten.
Es sind dann quasi zwei voneinder unabhängige Quellen, die übereinstimmen.
Darüberhinaus hast Du ja noch etliche Gesichtspunkte hinzugefügt, die das Ganze weiter abrunden.
@Peter Pibach, danke für die verlinkten Videos.
Ich hab sie nur kurz überflogen. Vielleicht könntest Du freundlicherweise besonders bei dem letzten Video mal eine kurze Zusammenfassung machen, welche Erkenntnisse unsere britischen Freunde aus den Messungen gezogen haben. Ist mir nämlich noch nicht so ganz klar. Und zum notwendigen intensiven Studium des Videos werde ich in nächster Zukunft kaum Zeit haben.

MfG EmilEmil