Hoeveel tijd bespaar je echt met een lichtere fiets?

Haal een kilogram van je fiets en je neemt minder massa mee op elke klim. Hoeveel eerder kom je boven? Voor één voorbeeldrenner levert 1 kg gewichtsbesparing op een klim van 10 km aan 7% ongeveer 27 seconden op. Over 10 km vlakke weg geeft hetzelfde model minder dan een seconde.

Het resultaat hangt af van de route, het vermogen dat je volhoudt en het gezamenlijke gewicht van renner, fiets en uitrusting. We onderzoeken die invoer, gebruiken de calculator om er getallen aan te verbinden en onderscheiden winst op één klim van winst over een heel evenement.

Begin bij het hele systeem

Een fiets die van 9 naar 8 kg gaat, wordt 11% lichter. Voeg een renner van 75 kg inclusief kleding en meegenomen uitrusting toe en het totaal gaat van 84 naar 83 kg: ongeveer 1,2% minder totale massa.

Dat is de massa die de calculator gebruikt. Houd bij het vergelijken van materiaal de renner en meegenomen uitrusting gelijk en weeg beide fietsen rijklaar. Een framegewicht zonder vork, pedalen of accessoires geeft die vergelijking niet.

Een massavermindering van 1,2% betekent niet rechtstreeks een 1,2% kortere rit. Zwaartekracht, rolweerstand van de banden en luchtweerstand vragen elk op een andere manier vermogen. De uitleg over fietsvermogen van de University of Waikato beschrijft die weerstandscomponenten en het toenemende vermogen dat bij hogere snelheden nodig is om luchtweerstand te overwinnen.

Onderzoek je eigen klim

Begin met een klim die je kent. Vul de afstand over de weg, het gemiddelde hellingspercentage, de verwachte gewichtsbesparing van je materiaal en een vol te houden vermogen in. Het standaardvoorbeeld houdt alles behalve massa gelijk: eerst 84 kg, daarna 83 kg, bij 250 W aan de pedalen.

Dat geeft ongeveer 43 min 46 s vóór de verandering en 43 min 18 s erna, een besparing van 27,4 seconden voordat de twee eindtijden worden afgerond. De weg van 10 km stijgt bij deze helling ongeveer 698 m.

Probeer je eigen klim

Hoeveel tijd kun je besparen?

Vergelijk twee gewichten bij hetzelfde vermogen op een gelijkmatige klim. Vul de afstand over de weg en het gemiddelde hellingspercentage in.

Schatting bij constante helling en constant vermogen in windstille lucht, met dezelfde banden en rijhouding. Echte beklimmingen bevatten veranderingen in helling, wind, tempoverdeling en snelheid.

Hoe de schatting werkt +

De calculator brengt het vermogen aan het achterwiel in evenwicht met zwaartekracht, rolweerstand en luchtweerstand om voor elk gewicht een constante snelheid te bepalen. Vervolgens deelt hij de wegafstand door die snelheid.

P × η = m × g × (sin θ + Crr × cos θ) × v + ½ × ρ × CdA × v³

Hier is P het vermogen aan de pedalen, η het aandrijfrendement, m de totale massa, g gelijk aan 9,81 m/s², θ de arctan(helling ÷ 100), v de snelheid over de weg in m/s en ρ de luchtdichtheid. De stijging is wegafstand × sin θ.

Dit is een vereenvoudigd model voor constante snelheid met de weerstandscomponenten beschreven door Martin en collega's. Versnelling, afzonderlijke wiellagerverliezen en wind worden niet meegenomen. Het resultaat schat het effect van een gewichtsverandering onder de genoemde aannames.

Verander telkens één invoer. Halveer de gewichtsbesparing, zet die terug en verdubbel de afstand. Verander de helling terwijl je de afstand gelijk houdt. Zo zie je makkelijker welk deel van de voorgestelde upgrade op jouw wegen verschil maakt.

Wat leveren 250 g, 500 g en 1 kg op?

Hier staan de resultaten van de calculator voor verschillende gewichtsbesparingen. Elk scenario begint bij 84 kg en gebruikt 250 W over 10 km weg, met de standaardinstellingen voor luchtweerstand, banden en aandrijving.

De drie kolommen vertegenwoordigen verschillende beklimmingen: ongeveer 300 m, 698 m en 1.191 m stijging. De steilere scenario's bevatten meer hoogtemeters over dezelfde wegafstand. Ze hebben ook lagere snelheden, waardoor de verhouding tussen zwaartekracht en luchtweerstand verandert.

Op deze klim van 7% bespaart 250 g minder massa ongeveer zeven seconden. Een besparing van 500 g levert ongeveer veertien seconden op en 2 kg ongeveer vijfenvijftig seconden. Of die winst een upgrade rechtvaardigt, hangt af van je doel.

Op een vlakke weg van 10 km bespaart 1 kg minder massa ongeveer 0,6 seconden onder dezelfde aannames. Dat kleine voordeel komt door de lagere rolweerstand; op een vlakke weg bevat het model geen klimkosten door zwaartekracht.

Waarom je vermogen het antwoord verandert

Herhaal het voorbeeld van 10 km aan 7% met 1 kg besparing en verander alleen het pedaalvermogen. De geschatte besparing is 35,2 seconden bij 200 W, 27,4 seconden bij 250 W en 22,1 seconden bij 300 W.

De renner met minder vermogen doet langer over de klim, waardoor dezelfde massavermindering in dit voorbeeld meer seconden bespaart. Het resultaat verandert ook met de oorspronkelijke totale massa. Gebruik je eigen vol te houden vermogen en rijklare massa bij het beoordelen van een aankoop.

Voor een natuurkundig gevoel: 1 kg over 1.000 hoogtemeters omhoog brengen vraagt 9.810 joule zwaarte-energie. Bij een constante 250 W aan het wiel komt dat in een berekening met alleen zwaartekracht neer op ongeveer 39 seconden. De calculator neemt ook rolweerstand, luchtweerstand en aandrijfrendement mee, dus het antwoord hangt ook af van je snelheid.

Van klimtijd naar eindtijd

Het standaardvoorbeeld bespaart ongeveer 1,04% van de tijd op die specifieke klim. Stel dat die deel uitmaakt van een evenement dat oorspronkelijk vier uur duurt. Als de rest van de rit gelijk blijft, zijn die 27,4 seconden ongeveer 0,19% van de oorspronkelijke eindtijd van vier uur.

Dat onderscheid is van belang wanneer een upgrade met procentuele winst wordt aangeprezen. Bepaal of het percentage gaat over het fietsgewicht, de totale systeemmassa, één klim of het hele parcours.

Voor een route met meerdere beklimmingen kun je elke klim afzonderlijk schatten en de tijdwinsten optellen. Die som beschrijft de berekende bijdrage van het klimmen. Een volledige schatting van de eindtijd moet ook vlakke stukken, afdalingen, wind, tempoverdeling, remmen en stops meenemen.

De totale stijging en gemiddelde helling van een route kunnen dat niet allemaal weergeven. De calculator stelt een gelijkmatig segment op vlakke of stijgende weg voor. Gebruik hem om de omvang van een gewichtsvoordeel te onderzoeken en bedenk vervolgens welk deel van je evenement werkelijk aan die omstandigheden voldoet.

Kies een vermogen dat je laat in de rit kunt leveren

Een klim in frisse toestand en dezelfde klim na drie uur kunnen om verschillende vermogenswaarden vragen. Je vermogenscurve helpt je de inspanning te bepalen die je voor de verwachte duur kunt volhouden. Je vermoeidheidsbestendigheid helpt je het beschikbare vermogen na eerdere inspanning te onderzoeken.

Gebruik die weergaven in Peak Watts om het scenario af te stemmen op je evenement. Door het vermogen gelijk te houden, bekijk je alleen de materiaalverandering. Als ook je houding, banden of tempoverdeling veranderen, bevat het verschil tussen twee echte ritten die effecten eveneens.

Een nuttige controle is de berekening herhalen met iets minder en iets meer vermogen. Die bandbreedte laat zien hoe gevoelig de geschatte seconden voor die aanname zijn. Beschouw één resultaat als een scenario, niet als een beloofde eindtijd.

Zet de geschatte winst naast de kosten

Vergelijk de totale prijs van de voorgestelde verandering met de seconden die deze waarschijnlijk beïnvloedt op je doelroute. Neem extra onderdelen of onderhoud mee en controleer of de nieuwe configuratie de gewenste pasvorm, versnellingen en banden behoudt.

Bij constante snelheid behandelt de calculator massabesparing op een frame, wielen of ander materiaal hetzelfde. Luchtweerstand en rolweerstand blijven gelijk. Een onderdeel dat die eigenschappen verandert, vraagt om een bredere vergelijking. Zie voor onderzoek naar weerstandsoppervlak CdA meten zonder windtunnel.

Gebruik de calculator om het gewichtsverschil en de volledige kosten van een upgrade in perspectief te plaatsen. Een paar seconden kunnen op een doelklim belangrijk zijn. De nuttige afweging is of juist die winst waardevol is voor jouw fietsen en budget.

Bronnen en modeltoelichting

De getallenvoorbeelden zijn uitkomsten van de vereenvoudigde calculator in dit artikel. De standaardwaarden voor CdA, rolweerstand, luchtdichtheid en aandrijfrendement zijn illustratieve aannames, geen metingen van een specifieke renner of fiets.

1. Martin JC, Milliken DL, Cobb JE, McFadden KL, Coggan AR. Validation of a Mathematical Model for Road Cycling Power. Journal of Applied Biomechanics. 1998;14(3):276–291. doi:10.1123/jab.14.3.276. Achtergrond bij de weerstandscomponenten van de calculator; deze gebruikt een vereenvoudigde versie voor constante snelheid.
2. Science Learning Hub, University of Waikato. Pedal power. Vermogen, luchtweerstand en rolweerstand.