Ph 08

Technik

Wie das Fahrrad entstand


Aus Erfahrung wissen wir, dass es auf einer ebenen Strecke weniger Mühe kostet sich mit dem Fahrrad fortzubewegen als zu Fuß. Ein Grund hierfür ist, dass beim Gehen der Körper stets gehoben oder gesenkt wird, also fortwährend Hubarbeit verrichtet wird. Diese Arbeit entfällt, wenn ein Rad auf dem Boden abrollt.

Man glaubt, dass das Rad etwa 4000 v. Chr. im vorderen Orient erfunden wurde (Holzscheiben). Manche sagen es sei die größte Einzelerfindung der Menschheit.

 

Laufrad von Drais 1817

1817 erfand der badische Forstbeamte Freiherr Karl von Drais eine Laufmaschine, um längere Strecken schneller zurückzulegen. Nach dem Erfinder hießen die Laufmaschinen Draisinen. Hierbei waren die Beine vom Körpergewicht entlastet und der Schwerpunkt blieb bei ebener Strecke stets auf gleicher Höhe.

Die Zeitungen meldeten:
"Freiherr von Drais lief von Mannheim nach Schwetzingen in einer kleinen Stunde die Postkutsche braucht dafür vier Stunden."

Die Draisine war fast ausschließlich aus Holz gefertigt. Der Geschwindigkeitsrekord lag bei ca. 15km/h.

 

 

Vélocipèd 1861

Ab 1861 tauchten in Frankreich Räder mit einem Pedalantrieb beim Vorderrad auf. Zum Betrieb dieses Fahrrads brauchte man schon eine gewisse Geschicklichkeit, da die Beine während der Fahrt keinen Bodenkontakt hatten. Bei einer vollen Pedalumdrehung dreht sich das Vorderrad genau einmal.

Diese Räder nannte man auch "Knochenschüttler": Die Felgen der Räder waren noch nicht "luftbereift", so dass der Fahrer, der sich jetzt völlig auf dem Fahrrad befand, jede Erschütterung zu spüren bekam. Erst mit der Einführung der pneumatischen Reifen (1888 durch Dunlop) konnte der Fahrkomfort erhöht werden.

1. Aufgabe:
a) Für längere Fahrten möge der Fahrer eine Umdrehungszahl von 80 Umdrehungen pro Minute schaffen. Schätze den Radius des Rades ab und berechne daraus die Geschwindigkeit des Rades in km/h.
b)

Nenne einige Probleme, die beim Betrieb dieses Fahrrades auftreten konnten.

Hinweis:
Der Umfang u eines Kreises wird aus dem Radius nach der Formel u =2·π·r berechnet. Dabei hat π den Näherungswert 3,14.

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Hochrad 1870

Um höhere Geschwindigkeiten zu erreichen, entwickelte man in England das Hochrad. Das Vorderrad hatte einen Durchmesser von bis zu 150cm, das Hinterrad verkümmerte.
Der Betrieb dieses Rades erforderte noch mehr Geschick als das Fahren auf dem Vélocipèd. Am Hochrad Gleichgewicht zu halten war schwierig, beim Lenken berührte das drehbare Vorderrad die Schenkel des Fahrers. Stürze vom Hochrad waren sehr gefährlich.

2. Aufgabe:
a) Für längere Fahrten möge der Fahrer eine Umdrehungszahl von 70 Umdrehungen pro Minute schaffen. Berechne daraus die Geschwindigkeit des Rades in km/h.
b)

Was kann man über den Kraftaufwand beim Hochrad im Vergleich zum Vélocipèd sagen, wenn die Tretkurbeln gleiche Abmessungen haben.

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Sicherheitsrad 1888
Im Jahr 1888 wurden die ersten Niederräder gebaut. Die Kraftübertragung erfolgte vom vorderen Zahnkranz mit einer Kette zum hinteren Zahnkranz. Seither hat sich die Grundform kaum verändert nur der Komfort wurde verbessert: luftgefüllte Gummireifen, Federung des Sattels, Freilauf (d.h. wenn sich das Hinterrad dreht muss sich der hintere Zahnkranz nicht mitdrehen), Rücktrittbremse und Gangschaltung kamen hinzu.