N.B. In deze analyse worden de wrijvingsweerstanden in de bewegende delen verwaarloosd en worden de rolweerstanden van voor- en achterwiel samengevoegd tot één enkele kracht: Frol = Fr1 + Fr2 . Ad a. Zwaartekracht De zwaartekracht (Fz = m g) kan worden ontbonden in de Figuur 1. Krachtenspel op de renner met fiets in de beklimming. SYMBOLEN Z Fz FL Fn1 Fn2 Fr1 Fr2 Fstuw a m g P totale zwaartepunt zwaartekracht luchtweerstand normaalkracht achter normaalkracht voor rolweerstand achterwiel rolweerstand voorwiel stuwkracht helling in graden massa renner+fiets versnelling zwaartekracht vermogen en slechts ca. 12% aan overige weerstanden (rolweerstand van de banden en wrijving in de bewegende delen).1,2 In de beklimming gaat afhankelijk van toenemende stijgingspercentages steeds meer vermogen zitten in het omhoog brengen van de massa van renner en fiets, en speelt de luchtweerstand een kleinere rol. Het uitwendige vermogen (P in Watt) dat een fietser moet leveren om met een bepaalde snelheid (v in m/s) bergop te fietsen, wordt bepaald door het product van de snelheid v en de totale weerstandskracht (Ftot De totale gemiddelde stuwkracht (Fstuw in Newton): P = Ftot . v. ) die de renner moet leveren om met een constante snelheid omhoog te kunnen fietsen is de som van alle weerstandskrachten (Fstuw = Ftot De weerstandskrachten (Ftot . sin a), b. de luchtweerstand (FL + Fr2 ) ) c. de rolweerstand en wrijvingsweerstanden in de bewegende delen (Fr1 ) zijn: a. de component van de zwaartekracht in de wegrichting (Fz ad 2. Snelheid v (m/s) Daar een lichaam door een medium verplaatst moet worden, zal het medium moeten wijken. Het moet van plaats veranderen en dat kost energie. Bij snelle verplaatsingen moet het medium snel wijken en dus kosten snelle vernummer 3 | augustus 2012 | Sport & Geneeskunde 33 ). wegrichting en loodrecht daarop met de componenten: m g sin a en m g cos a. Hierin is m (kilogram) de massa van renner plus fiets en a de hellingshoek in graden. In het algemeen staat de helling van de weg op de verkeersborden aangegeven in procenten. 10% helling betekent dat de weg 1 meter stijgt over een horizontale afstand van 10 meter. Een helling van 10% betekent dus tan a = 0,1 ofwel a = 5,71o . Ad b. Luchtweerstand In dit artikel zal worden volstaan met een eenvoudige benadering van de luchtweerstandkracht (FL ) volgens Bernoulli. Indien een lichaam met een bepaalde snelheid door een medium beweegt, ondervindt het een tegenwerkende kracht. Daarbij spelen de volgende factoren een rol: 1. de dichtheid van het medium: ρ (kg/m3 ) 2. de verplaatsingssnelheid van het lichaam t.o.v. het medium: v (m/s) 3. de grootte van het frontale oppervlak van het bewegende lichaam A (m2 ) 4. de vormgeving en de aard van het oppervlak: CD (dimensieloos) ad 1. Dichtheid ρ (kg/m3 ) De massa van het medium dat doorkliefd, en dus verplaatst moet worden, neemt toe bij toename van de dichtheid van het medium. Bewegen door water vergt meer inspanning dan bewegen door lucht. Uit experimenten is gebleken dat de weerstandskracht recht evenredig is met de dichtheid van het medium. De dichtheid van lucht hangt uiteraard ook af van de luchtdruk. Hier zal gerekend worden met ρ = 1,293 kg/m3 (bij 1 atmosfeer druk en 0°C). Pagina 32

Pagina 34

Heeft u een onderwijs catalogus, youcanflip of digi edities? Gebruik Online Touch: vaktijdschrift online publiceren.

Sport & Geneeskunde nummer 3 | Augustus 2012 Lees publicatie 15Home