Hoeveel vermogen moet ik leveren om met een bepaalde snelheid te fietsen?

Behalve dat je dit experimenteel kunt bepalen kun je dit ook berekenen.
Zodra je fiets in beweging is werken er een aantal krachten op, waarvan de luchtweerstand, zeker bij hogere snelheden, het grootste aandeel levert. Zodra je ook nog een helling opgaat of accelereert dan spelen deze krachten, naast de luchtweerstand, ook een grote rol.

Het onderstaande verhaal gaat verder uit van een in goede staat verkerende fiets, niet een met een flink verroeste ketting, erg zachte banden of aanlopende wielen.

De totale tegenwerkende kracht is de som van rolweerstand Frol, luchtweerstand Fwind, kracht om te accelereren Faccel en eventueel de kracht die nodig is om een helling op te rijden Fhelling. De eenheid van kracht is Newton [N].
In sommige gevallen kunnen de laatste twee ook gunstig voor de berijder uitvallen, ga je een helling af dan zijn deze krachten negatief.

Verder mogen we niet vergeten de wrijvingsverliezen in lagers e.d.
Het rendement van de overbrenging is ook nooit 100%, het vermogen dat je op de pedalen ontwikkelt komt zeker niet in zijn geheel op het achterwiel terecht.

In formule samengevat:

Ftot = (Frol + Fwind + Fhelling + Faccel ) / η  

Hierin is η het rendement van de overbrenging. (Dit is een dimensieloos getal)
Voor een normale fiets bedraagt deze 0.92 en voor een racefiets 0.95

Hieronder laten we zien hoe we deze afzonderlijke grootheden bepalen.

Frol = Cr * m * g

Hierin is:
                            

 Cr
 de coefficient van rollende wrijving (dimensieloos)

 m
 het totale gewicht in kilogram van fiets en berijder

 g
 de versnelling van de zwaartekracht 9.81 m/s2


Waarden voor C
r kunnen varieren, afhankelijk van bandenspanning, wegoppervlak e.d. tussen 0.0015 en 0.015. Reële waarden voor een normale fiets en een racefiets zijn 0.007 en 0.003

Fwind = (ρ* Cw * A * vwind2) / 2

Waarin:

 ρ    de dichtheid van lucht is in kg/m3   (1.2 kg/m3)
 Cw  de coefficient van de luchtweerstand (dimensieloos)
 A   het geprojecteerde oppervlak van de berijder en fiets in de rijrichting in m2.
 vwind de luchtsnelheid in m/s.         Om km/uur om te rekenen naar m/sec moet je
  eenvoudig het aantal km/uur delen door 3.6   b.v. 25 km/uur = 25/3.6 = 6.944 m/s


De waarde van A is lastig te bepalen, evenals C
w, daarom bepaalt men het product van beide, meestal in een windtunnel. De waarden van Cw * A voor een normale fiets en een racefiets zijn 0.6 m2 en 0.39 m2

Het zal duidelijk zijn dat de waarde Cw * A anders zal zijn wanneer je b.v. achteruit zou rijden, en dus ook bij een zijwaartse wind. Alleen wanneer je een echte tegenwind hebt, dus pal van voren mag je deze snelheid optellen bij vwind, krijg je hem pal van achteren dan mag je deze van vwind aftrekken maar de waarde Cw * A zal dan niet geheel juist zijn. Hetzelfde geldt voor een zijdelingse wind, in dat geval moet je de vectorsom nemen in de rijrichting.
Het is het eenvoudigst uit te gaan van windstil weer.


F
helling = m * g * sin(φ)
Waarin φ de hoek is in graden met het horizontale vlak. Ga je een helling af dan vul je de hoek als negatief in.

Faccel = m * a
Waarin a de versnelling is in m/s
2

Zodra je deze afzonderlijke krachten berekend hebt kan je de totale kracht F
tot uitrekenen en
vervolgens het vermogen, want dit is eenvoudig kracht x snelheid.  De uitkomst is dan in Watt.
Wil je ook nog weten hoeveel PK dit is dan moet je het aantal Watts delen door 736.
Maar dit is een verouderde eenheid en wordt niet meer gebruikt tegenwoordig.

Het vermogen dat je uiteindelijk moet leveren is dus:

P = Ftot * vfiets [Watt]

  Wil je snel even zien welk vermogen je moet ontwikkelen bij een bepaalde snelheid Klik hier