BoCycle

BoCycle

zaterdag 4 augustus 2012

Waarom ligfietsers langzaam klimmen

In mijn vorige blogbericht beloofde ik een wetenschappelijke analyse over het fenomeen van het moeizame klimmen per ligfiets. Hier is die dan...

Praktijkervaring
De analyse is gebaseerd op mijn ervaring in de West Betuwe toer die ik zaterdag 28 juli heb gereden. Daarin fietste ik zo'n 20 km op met een aardige racefietser. Hij trainde op de fiets, ter voorbereiding op de Alternatieve Elfstedentocht in Weissensee die in januari 2013 plaats vindt. Op vlakke stukken fietsten wij gelijk op, maar bij het klimmen moest ik lossen. In de afdaling haalde ik hem weer in en fietsten wij weer gezellig keuvelend gezamenlijk verder. Ik vroeg mij af waarom het mij maar niet lukte hem bij het klimmen bij te houden. Dit fenomeen is als volgt te verklaren.

Vlak terrein
Op de vlakkere stukken reden wij zo'n 30 km/h. Mijn hartslag bedroeg dan circa 70% van de maximale hartslag. Ook mijn racefietsende metgezel reed met een hartslagmeter die eveneens 70% van zijn maximum aanwees. Met Bocycles rekenprogramma heb ik uitgerekend dat ik daarbij 153 Watt vermogen leverde. Maar de racefietser trapt bij die snelheid 221 Watt. Hij moest dus 68 Watt meer wegtrappen. Dit verschil wordt vrijwel geheel veroorzaakt door de lagere luchtweerstand van de ligfiets.

De berg op
Bij de beklimming van het Paardenveld bij Rhenen (gemiddeld stijgingspercentage 5,1%) reed ik met een hartslag van 95% van het maximum en een snelheid 14,6 km/h omhoog. Dit komt overeen met 237 Watt. Mijn bukkende compaan zei dat hij bij die beklimming ook helemaal voluit ging (95% van zijn hartslag). Omdat hij op vlak terrein bij 70% van zijn maximale hartslag al 68 Watt meer kon wegtrappen, zal hij bij 95% van zijn hartslag ook minstens diezelfde 68 Watt meer vermogen hebben geleverd. Dit komt overeen met 305 Watt ofwel 17,6 km/h. Over een afstand van 700 m, de lengte van de klim, is hij dan een halve minuut eerder boven, hetgeen overeenkomt met een voorsprong van zo'n 150 meter. En dit kwam redelijk overeen met wat ik in de praktijk registreerde.

Ligfietsers zijn lui
Kortom, deze ligfietsende Bocycle is een watje die met 68 Watt minder, op vlak terrein de bukkers aardig kan bijhouden, maar bij de beklimming, waarbij zijn luchtweerstandsvoordeel veel minder is, met zijn beperkte vermogen lelijk door de mand valt. Ligfietsers zijn dus, zoals wel eens eerder is geopperd, gewoon luie fietsers.


Voor de visueel ingestelden
In het tekeningetje is dit fenomeen nog eens overzichtelijk weergegeven. Het fenomeen van het moeizame klimmen per ligfiets is hiermee wetenschappelijk verklaard. Ik ben benieuwd naar reacties. Discussie geopend...

PS
Voor de fijnproevers onder de lezers zij nog vermeld dat het gewicht van de racefietser en het gewicht van zijn fiets nagenoeg overeenkwamen met die van Bocycle (totaalgewicht 95 kg).

17 opmerkingen:

Peter de Rond zei

Ik zie dat anders,
Ligfietsers zijn gewoon slimmer, ze weten economischer om te gaan me hun vermogen.

Gr. Peter de Rond

André zei

Als jullie van fiets ruilen, kom je dan op de zelfde waarden uit?
ligt het aan het soort fiets of aan de persoon?

groeten, andre

Marlène klein Holkenborg zei

Tja, een bekend verschil, dat ik zelf ervaar als ik met racefiets of Taifun (overigens ook racefiets) beklimmingen doe. In mijn beleving zit het verschil in hoe je met je lichaam omgaat. Op de bukker gebruik je veel meer spieren, bijvoorbeeld armen, rug, buik. Dat zie je terug in het hogere wattage dat een bukker op het vlakke nodig heeft en ook kan trappen. Op een beklimming, zonder nadeel van tegenwind, betaalt dat zich uit in een hogere snelheid.

Casper Jansen zei

Oeps, vorige reactie gemaakt terwijl vrouwlief nog was ingelogd. Deze is dus van Casper.

BoCycle zei

Dank voor jullie reacties. Hieronder mijn rereacties...

Hoi Peter,
Dat is inderdaad de crux: Ligfietsers weten inderdaad economischer om te gaan met hun BEPERKTE vermogen.

Hoi André en Marlène (Casper ;)),
Ik begrijp dat jullie stelling is dat je zittend/bukkend die 68 Watt meer vermogen kunt leveren dan in liggende positie. Ook liggend ga ik wel eens stoempen waarbij ik meer overeind kom en aan het stuur trek en daarbij alle door Casper genoemde spieren gebruik. De snelheid gaat dan omhoog, maar ook de hartslag schiet dan echter omhoog en bereikt al gauw het maximum. Ik houd dit maar kort vol; veel korter dan de bukkers. De hartslag die m.i. maatgevend is voor het te leveren vermogen, blijft dus de beperkende factor.

Maar deze theoretische beschouwing wordt kennelijk weerlegd door Caspers praktijkervaring. Hoeveel sneller ga je op je racefiets Casper? En hoeveel hoger is dan je hartslag? En misschien kunnen we een keer een praktijktest houden, waarbij we de bukracefiets klimprestaties vergelijken met die van de ligfiets (de Posbank zou een goede locatie zijn).

Hoe was trouwens je "Auf Wienerschnitzeel" vakantie?

Peter de Rond zei

Vermogen is afhankelijk van talent en conditie. ik ben het niet eens met de stelling dat ligfietsers een beperkter vermogen hebben, Als ik ga mountainbike met collega's kunnen ze ook niet bijhouden. :-))
Gr. Peter.

Theo Z zei

Kijk ook nog eens wat onze Spaanse vrienden deden: http://www.ligfiets.net/news/4116/heuvelop-voor-ligfietser-zwaarder-dan-conventionele-fietser.html

Bij hetzelfde vermogen is er geen significant (nauwelijks) verschil.

Theo Z

BoCycle zei

Beste Theo,
Ik heb mijn vorige reactie op jouw reactie toch nog ietsje aangepast...

Dank voor deze link, naar die interessante Spaanse praktijktest met vermogensmeter. Deze test bevestigt dat bij een lage snelheid (13,9 km/h) de ligfietser nagenoeg geen luchtweerstandsvoordeel meer heeft. Als hij bij die snelheid hetzelfde vermogen levert als de bukker, dan gaat hij precies even snel omhoog. Maar dit is nogal logisch; het experiment bevestigt dat de natuurkundige formules juist zijn. De vraag is echter of eenzelfde fietser op een bukfiets meer vermogen kan leveren dan op een ligfiets. Onder andere Caspers ervaring is namelijk dat dit het geval is

Quezzzt zei

Liggers hoeven door hun lichaamspositie geen bloed tegen de zwaartekracht in uit hun benen omhoog te pompen en hun hoofd ligt ook dichtebij het hoogteniveau van het hart. Dat klinkt triviaal maar scheelt wel degelijk hoeveel bloed het hart door het lichaam kan pompen bij dezelfde aantal slagen per minuut. De ligger heeft dus iets meer vermogen per hartslag dan dat hij op een bukfiets zou rijden. Dat is vooral een voordeel op de vlakke weg.

Dan is er het feit dat door het gewicht van de benen op de trappers ( zonder erop te gaan staan ) de bukfietser 10 % meer vermogen op de trappers kan krijgen dan de ligfietser. Dat is een voordeel bij klimmen.

Theo Z zei

Ik heb je aangepaste reactie pas vandaag gezien.

Mmm, lage snelheden: tja, berg of heuvel op. Tenzij er een heftige tegenwind zou zijn heeft de ligfietser geen voordeel.

Dat bij hetzelfde vermogen ook, ongeveer, dezelfde snelheid gehaald wordt, geeft aan dat beide fietsen nagenoeg even efficiënt zijn.

Blijft inderdaad over, wie het meeste vermogen op de pedalen kan krijgen (ligfiets versus een bukfiets)...

BoCycle zei

Beste Quezzzt,
Dat door het gewicht van de benen op de trappers (zonder erop te gaan staan) de bukfietser 10 % meer vermogen op de trappers kan krijgen dan de ligfietser, is echt kletskoek. Want je moet dat been ook weer omhoog tillen voor de volgende slag. En dat kost evenveel (potentiële) energie als de (potentiële) energie die vrijkomt bij het naar beneden gaan. Dat volgt uit de wet van behoud van energie, die stelt dat er geen energie verloren kan gaan of uit het niets kan ontstaan. Overigens is het vermogen de energie gedeeld door de tijd waarin die energie is geleverd (P=E/t).

BoCycle zei

Beste Quezzzt,
Je schreef ook dat een ligger per hartslag meer bloed rondpompt. Dat heb ik wel vaker gelezen en dit acht ik ook plausibel. Ik heb bij het spinnen ook ervaren dat ik zittend/spinnend een maximale hartslag heb van 200 bpm. Liggend krijg ik de hartslag niet hoger dan 190 bpm. Ik denk echter niet dat ik met die 5% hogere hartslag bukkend ook 68 Watt (zie mijn oorspronkelijke bericht) meer kan leveren.

Misschien moeten we toch maar eens een praktijktest met hartslagmeter en lig- en bukfiets organiseren.

Quezzzt zei

Bocycle ik heb dat niet zelf verzonnen maar ben dat tegengekomen op diverse sites die over wielrennen, ligfietsen, velomobielen of trainingsvormen gaan.

Ik denk zelf dat het wel klopt omdat je niet het vermogen van het dalende been hoeft te gebruiken om het andere omhoog te brengen : dit kunnen de beenspieren van dat stijgende been zelf omhoog trekken zonder dat dat van het vermogen van het dalende been hoeft af te gaan. Dit kost wel meer inspanning maar toch heb je ook meer vermogen.

Met SPD of andere bevestiging kun je zelfs nog vermogen extra leveren bij dat omhoog trekken van het been natuurlijk.

Bij een ligfiets kun je ook trekken aan je pedalen, maar de extra neerwaartse kracht van massa heb je niet.

Uiteraard mag je dat kletskoek vinden :-)

BoCycle zei

Dank Quezzzt voor deze sportieve reactie op mijn niet al te diplomatieke stellingname. Dat omhoogtrekken vraagt inderdaad meer inspanning (en dus meer vermogen); precies evenveel vermogen als het dalende been oplevert. Het vermogenssaldo is dus nul. Op de ligfiets heb ik die neerwaartse kracht inderdaad niet, maar op de ligfiets hoef ik ook niet de opwaartse kracht van het andere been te leveren. Ook dan is het vermogenssaldo nul.

Ik heb jouw stelling van het "gratis" vermogen van het dalende been ook gelezen op http://www.racefiets-ligfiets.nl. Ik ben wel erg benieuwd naar andere bronnen waarin dit fenomeen verklaard is.

Quezzzt zei

Hier Bocycle...kennelijk is een heup spier verantwoordelijk voor het liften van het opwaartse been die daardoor GEEN vermogen vraagt van de beenspieren betrokken bij het dalende been.

Het dalende been heeft daardoor en spiervermogen en beenmassa mee, maar hoeft NIET bij te dragen aan het stijgende been te tillen, dat doet de heupspier !

Die vlieger gaat bij een ligfietser niet op...misschien is het toch geen kletskoek ?

As you pedal, your leg must move from the bottom-most position, back up to the upper-most position at the top of the pedal stroke with each rotation of the cranks. Let's call this upward motion the "backstroke" or "recovery." Now let's assume each of your legs weighs 15 pounds. If you generate absolutely no lifting energy with that recovery leg, then you're using up 15 pounds of your downward force from your quadriceps of the opposite leg to push that recovery leg back up. What a waste of energy! The hip flexor is the muscle that can lift your leg up during this pedaling recovery or backstroke. It is a relatively weak muscle, but well developed in runners, and quite capable of lifting the full weight of your leg repeatedly, thus nullifying the energy loss of pushing your leg back up at each rotation.

http://www.bikesplit.com/bsa4.htm

BoCycle zei

Een heel interessant betoog Quezzzt. Echter ook die heupspier die het opwaartse been optrekt verbruikt energie die door het hart moet worden aangeleverd. En wel evenveel energie als het neerwaartse been "gratis" oplevert. Je hart heeft dus niet minder brandstof te transporteren; de brandstof wordt alleen verdeeld over meer spieren.

Als spierkracht de beperkende factor is, dan helpt deze traptechniek. Maar als het vermogen de limiterende factor is (en dat is in mijn blogbericht het geval, want de bukker en ik reden allebei met nagenoeg maximale hartslag omhoog), dan geeft het aanspreken van andere spieren geen vermogenswinst.

Ik sluit overigens niet uit dat je bukkend meer vermogen kunt leveren dan liggend, maar dan wordt de vermogenswinst veroorzaakt door een hoger rendement van de energieomzetting van het lichaam. Want het rendement van de menselijke motor is slechts 25% (voor elke kwh geleverd op de pedalen moeten 4 kWh worden "verbrand"). Ik ben vast voornemens dit te onderzoeken middels een praktijktest.

Maciej Dlugosz zei

Er zijn twee soorten van ligfietsen...
De middelste is tweede:

http://www.h-zontal.com/pagesgb/avantages.html

Racefiets vs "uniek" ligfiets:

https://lh5.googleusercontent.com/-eXGw3UQqa2o/TkaQLFQmPJI/AAAAAAAARNw/Q7dtKUnDwi4/s720/Prone%20bike%20effincy%20%28prone%20bike%20was%202%20kg%20heavier%29.jpg