BoCycle

BoCycle

dinsdag 25 september 2012

Op racefiets meer vermogen

Veel liggers zullen er niet van willen weten, maar op een racefiets kun je substantieel meer vermogen leveren dan op een ligfiets. Zaterdag 22 september is dat na empirisch wetenschappelijk onderzoek (dat wil zeggen "een praktijktest") vastgesteld...

Zaterdag was het dan eindelijk zover. Een reeds lang gekoesterd plan werd eindelijk ten uitvoer gebracht. Samen met racefietsmaat Peter zou ik in de praktijk vaststellen of je op een racefiets meer vermogen kunt trappen dan op een ligfiets. De locatie van dit wetenschappelijke experiment was de Beekhuizenseweg vanuit Rozendaal naar de Zijpenberg. Het stijgingspercentage is 4,1%, voldoende om de snelheid zodanig te temperen dat de luchtweerstand een niet al te dominante rol speelt.

Lig-/racefietsgewenning
Maar eerst moest Peter, die nooit op ligfiets had gezeten, leren ligfietsen. Daarom eerst even geoefend met een paar rondjes op een plein. Peter wist al snel zijn evenwicht op de ligfiets te vinden en trapte vervolgens enthousiast de 20km naar het startpunt weg. Wel bleef het wegfietsen lastig, zodat drukke kruispunten lopend werden overgestoken. Ook Bocycle moest wennen aan het rijden op de racefiets. In het begin was het erg wiebelig. Maar ohoh, wat deed dat harde zadel pijn, ondanks de fietsbroek met zeem die ik van Peter te leen had gekregen. En om te zien wat zich voor mij op de weg bevond, moest ik continue mijn hoofd in de nek leggen. Na zo'n 20 km deed niet alleen mijn zitvlak pijn, maar ook mijn nek en mijn schouders.

Subjectieve ervaringen
Na, na enige kilometers, aan het ligfietsen te zijn gewend, had Peter duidelijk het gevoel dat de ligfiets zwaarder trapte dan zijn racefiets. Ik had ook het gevoel dat de racefiets veel soepeler trapte dan mijn ligfiets. Op de Koningsweg op weg naar de Zijpenberg, reed ik met groot gemak met een hartslag van 170 bpm en zelfs 180 bpm was goed vol te houden.

Analyse meetgegevens

Meettraject
Het meettraject was de laatste 1,1 km van de beklimming van de Zijpenberg over de Beekhuizenseweg. De hoogtewinst over dit stuk bedraagt 45 m, waaruit een stijgingspercentage volgt van 4,1%. De 1,1 km voor het startpunt van de meting werd gebruikt als warming up om de hartslag op het juiste niveau te brengen.

Fietsgewicht
Het traject werd door zowel Peter als mij een keer beklommen op de ligfiets en een keer op de racefiets. De racefiets woog 8,5 kg en de ligfiets 11,2 kg. Het gewichtsvoordeel van de racefiets werd gecompenseerd door de berijder een rugtas met ballast (totaal 2,5 kg) om te doen.

Hartslag
De hartslag werd tijdens het klimmen tussen de 95% en 98% van de maximale hartslag gehouden. Ongeveer een jaar geleden heb ik empirisch vastgesteld dat mijn maximale hartslag zittend (spinnend) 200 bpm (hartslagen per minuut) bedroeg en liggend 190 bpm. Inmiddels, een jaartje ouder, bedraagt de maximale hartslag 1 bpm minder (ook empirisch vastgesteld, zie een vorig blogbericht). Peter had zijn maximale hartslag in een eerder wetenschappelijk onderzoek laten vaststellen, waaruit zijn huidige maximum van 170 bpm kon worden afgeleid (zittend).

Vermogen
Met Bocycles rekenprogramma is uit de gemeten gemiddelde snelheid, het klimpercentage en het gewicht van fiets en berijder het geleverde vermogen berekend.

Conclusies
  • Zittend is de maximale hartslag 5% hoger dan liggend. 
  • Een fietser kan op een racefiets circa 15% meer vermogen leveren dan op een ligfiets. 
  • Dit resulteert bij een klimpercentage van 4,1% in een 9,5% hogere snelheid (omdat bij deze snelheden de racefiets toch nog wel een substantieel hogere luchtweerstand heeft dan de ligger; een deel van het veel hogere vermogen gaat verloren aan het overwinnen van de luchtweerstand).

Verklaring
De menselijke motor heeft een rendement van circa 25% (dus voor elke aan de pedalen geleverde kcal moeten 4 kcal worden verbrand). Kennelijk heeft de menselijke motor zittend een hoger rendement dan liggend. Maar waardoor dit hogere rendement wordt veroorzaakt kan ik niet verklaren; ook niet uit de discussiebijdragen op een vorig blogbericht "waarom ligfietsers langzaam klimmen". Een interessant onderwerp voor nader onderzoek, waarover binnenkort wellicht meer...

26 opmerkingen:

Mark zei

Interessante uitslag, al kan de gebruikte ligfiets en gebruikte racefiets natuurlijk ook van invloed zijn geweest. Het blijft een beetje appels met peren vergelijken. En dat iemand die nooit op een ligfiets heeft gezeten / gelegen een minder hoge power output heeft vind ik niet zo gek, je gebruikt hele andere spiergroepen.
En daarnaast is een ligfiets natuurlijk in de praktijk efficienter door een lagere luchtweerstand en het gebruik van andere spiergroepen en ondanks dat je wellicht minder vermogen kunt leveren kun je er uiteindelijk harder mee en vergeet het enorme comfort van de ligfiets tov een racefiets (je geeft het zelf al aan) en daar gaat het voor de meeste liggers om. Een ligfiets is domweg efficienter.
Desalniettemin een interessante uitslag waar ik niet direct een verklaring voor kan geven en die ook tegen andere onderzoeken ingaat die juist het tegenovergestelde beweren.

Willem zei

Interessant experiment. Kan het wellicht verklaard worden doordat je op de racefiets beter gebruik maakt van de zwaartekracht doordat je naar beneden trapt als je kracht zet? Bergop lever je immers op de racefiets het meeste vermogen als je uit het zadel gaat. Met enige klassieke mechanica moet dit te onderbouwen zijn.

BoCycle zei

Mark en Willem,
Dank voor jullie reacties. Ik ben overigens niet uit het zadel gegaan bij de beklimming op de racefiets. Ik ben wel benieuwd naar die andere onderzoeken die Mark noemt en die juist het tegenovergestelde beweren.

Mark zei

Bocycle, ik heb hier een pdf waarin eea staat:

http://www.bewegingswetenschappen.org/nieuwsbrieven/files/juni2002.pdf

en ook hier staat heel veel maar zonder echte conclusie:

http://members.home.nl/vd.kraats/ligfiets/pedal.html

en hier nog wat leesvoer over het verschil dat cranklengtes kunnen maken:

http://www.hupi.org/HPeJ/0016/0016.html

BoCycle zei

Poeh, pittige artikelen Mark. Ik zal er op een rustig moment eens "goed voor gaan zitten". Het eerste artikel lijkt mij wel erg theoretisch (speculatief zelfs). Bedankt voor deze "stevige kost".

Casper Jansen zei

Tja, mijn praktijkervaring is dat je zittend meer spiergroepen gebruikt, zoals ik al eerder heb vermeld in een reactie op een vorige post. dat is volgens mij de enige ter zake doende verklaring. Iedere ligger zal dat ervaren, zeker na eerst jaren op een racefiets te hebben gereden. Dat betaalt zich uit in een hogere klimsnelheid. op het vlakke compenseert de aerodynamica van de ligfiets dat weer.
Mooi verslag Bocycle!

Mark zei

Het grappige is dat ik juist met een ligfiets sneller kan klimmen omdat ik snel in ademnood kom op een bukfiets terwijl ik daar op de ligfiets geen last van heb.

Het is denk ik ook maar net welke spiergroepen je goed ontwikkelt hebt. Ik ben wel benieuwd hoeveel vermogen ik op een bukfiets en op een ligfiets zou kunnen trappen.

Van een bukfiets weet ik het van 1 test op een fietsbeurs een keer dat ik tussen de 250 en 440w kon trappen (kort piekvermogen)

Mijn maximale snelheid op de open ligger en met de velomobiel liggen resp op op 50km/u en 50,5km/u

Volgens deze:

http://www.hembrow.eu/personal/kreuzotter/espeed.htm

site trap ik bij die snelheden 550w watt op de open ligger (meer dus als op de test racefiets als piekvermogen werd aangegeven) en heb ik schijnbaar 325w nodig bij de Mango om die 50.5 km/u te halen.

Kruissnelheid ligt bij de mango op ongeveer 33km/u en op de open ligger op 27km/u en op de hybride fiets op 25km/u . Dan trap je volgens de calculator in alle 3 de gevallen ongeveer hetzelfde vermogen ! 130w

Kijk ik naar mijn klim de Mont ventoux op (op een hybride fiets) dan heb ik daar gemiddeld 200w geleverd (ongeveer 7km/u tegen 11% stijging). voor het mooie zou ik die klim eens met een ligfiets moeten maken.

Ook kan je je afvragen waarom er meer knieproblemen zijn bij ligfietsers, zou dat misschien zijn omdat ze meer kracht kunnen zetten op de pedalen ?

Misschien moet ik ook maar eens een wattmeter aanschaffen :)

KruidigMeisje zei

Mooie test! Zeker de wederzijdse omwisseling in combinatie met de %HRmax.
Hebben bewegingswetenschappers weer een mooie hypothese om volledig wetenschappelijk (tot in alle details) door te testen.
En keurig het verschil helder tussen vermogen van de fietser en de snelheid. (en het comfort van een ligfiets)
Ik ken de betreffende ligfiets niet, maar ik neem aan dat het een racemodel betreft?

Quemo zei

Mooie test maar persoonlijk zou ik werkelijk geen enkele conclusie durven trekken uit zo'n onderzoek.

Mooi dat jullie wisselen van fiets maar heb je er ooit bij nagedacht dat je mogelijk bij de 'rechtopfiets' dezelfde spieren gebruikt als bij normaal lopen en traplopen terwijl je bij een ligfiets je spieren echt anders gebruikt, met andere woorden: jij was in het voordeel bij de plotselinge overstap van ligfiets naar normale fiets.

Misschien is het wel helemaal waar dat je met een racefiets meer vermogen kan leveren maar misschien ook niet. Met alle respect maar dit onderzoek gaat daar echt geen betrouwbaar antwoord op geven.

BoCycle zei

Beste bloggers,
Leuk zoveel interessante beschouwingen te ontvangen op dit "wetenschappelijke" experiment.

Casper,
Inderdaad bevestigt dit experiment jouw ervaring dat je op je racefiets sneller klimt (zie reactie op blogbericht "Waarom ligfietsers langzaam klimmen").

Mark,
Op de Col de Joux Plane (8,5% en 11km lang) heb ik vorig jaar 220 Watt geleverd op mijn ligfiets. Overigens geeft Kreutzotter vergelijkbare vermogens als Bocycles rekenprogramma. Kreutzotter berekent iets lagere vermogens voor de ligfiets; Kreutzotter schat het ligfietsvoordeel wel een beetje optimistisch in.

Groet,
Bocycle

BoCycle zei

KruidigMeisje,
Dank voor je positieve "recensie"; Peter en ik heb samen inderdaad wel even goed nagedacht over een goede uitvoering van het experiment. En nog zijn er een paar dingen misgegaan (o.a. meting op lig- en raccefiets op lagere hartslag). En de ligfiets is de Challenge Fujin SL2, een raceligfiets, zoals je op de foto kunt zien.

Groet,
Bocycle

BoCycle zei

Beste Quemo,
Leuk dat je wederom een reactie geeft, ondanks de stevige discussie die wij voerden nav een eerder blogbericht "Waarom ligfietsers langzaam klimmen". Ik begrijp echter je redenering niet dat ik in het voordeel zou zijn, door mijn plotselinge overstap van lig- naar racefiets.

Quemo zei

Duidelijk is voor iedereen wel dat je echt moet wennen aan een ligfiets. Voordat je spieren voldoende gewend/getraind zijn, ben je vaak maanden en/of honderden, zo niet duizenden kilometers verder.
Je fietsmaatje ondervindt hier duidelijk nadeel. Zover was je waarschijnlijk wel.

Maar nu jij. Jij bent geen bukker meer gewend als ik je bericht goed gelezen hebt. Daarmee zou je dan in eerste instantie verwachten dat ook jij in een vergelijkbaar nadeel bent op het moment dat je op een racefiets stapt.

Maar ik ben bang dat het verschil in nadeel niet te vergelijken is.
Je fietsmaatje moet werkelijk z'n spieren anders gaan gebruiken. Jij ook wel ten opzichte van het gebruik van je spieren op de ligfiets maar de houding, het gebruik van de spieren op een bukker lijkt heel wat op het gebruik van je spieren in het dagelijks leven. Gewoon lopen, traplopen, bewegingen die heel erg lijken op die van fietsen op een normale fiets. Ik denk daarom dat jouw spieren heel wat minder hebben moeten 'wennen' aan de bukker dan de spieren van je fietsmaatje aan de ligfiets.
Dus: jij hebt voordeel ten opzichte van hem.

BoCycle zei

Duidelijk Quemo,

Dat verklaart waarom ik 12% meer vermogen kon leveren op de bukfiets en Peter 16%. Maar blijft de conclusie dat op een bukfiets substantieel meer vermogen wordt geleverd.

Quemo zei

Ik blijf je conclusies op basis van de gegevens die je presenteert véél te voorbarig vinden.

Wat voor banden zitten er onder de fietsen?
Welke bandenspanning is gebruikt?
Is de aandrijving van beide fietsen in vergelijkbare toestand?
En dan zijn er vast nog wel meer variabelen die de nodige invloed hebben op de test.

BoCycle zei

De lagere rolweerstand en het lagere aandrijfverlies van de racefiets is in Bocycles rekenprogramma verdisconteerd. Verder hebben wij bewust een redelijke klim (4,1%) uitgekozen, opdat het klimvermogen dominant is (75% tot 77%). De banden en aandrijving hebben elk slechts 5% tot 7% aandeel in het vermogen. Een rolweerstand die 20% verkeerd zou zijn ingeschat, geeft slechts een afwijking van 1,7% in het totaal te leveren vermogen. De conclusie blijft dan dat je op de racefiets substantieel meer vermogen kunt leveren dan op de ligfiets. Kortom de uitslag van deze praktijktest is ongevoelig voor de door jou genoemde onzekerheden.

Quemo zei

Leuk! Deze lijkt zo'n beetje lijnrecht tegenover jouw stelling te staan:

http://www.fietsersafstappen.nl/ligfietsen/klimmen-op-de-ligfiets

Om eerlijk te zijn heb ik meer vertrouwen in dat verhaal.

Wijnandt zei

Waarom heeft Quemo meer vertrouwen in dat verhaal? Toch niet omdat de conclusie hem bevalt?

Quemo zei

Zeker niet Wijnandt. Ik rijd geen wedstrijden en al helemaal niet bergje omhoog dus zal het mij een worst wezen. Ik heb een paar bruggen op mijn woon-werk-route waarbij ik met een 'krachtexplosie' doorgaans racefietsers uitstekend voor kan blijven ondanks m'n beduidend hogere gewicht (35 kg meer op 130 kg is toch wel een significant aantal procentjes).
Ik ben geen klimmer. In ieder geval niet met de ligfiets.

Het andere verhaal vind ik gewoonweg beter onderbouwd.

BoCycle zei

Interessant relaas van Walter Noordkaapfujin. Een goede ademhaling is inderdaad belangrijk voor je fietsprestatie. Binnenkort verschijnt een bericht op mijn blog over een wetenschappelijk vervolgonderzoek naar het verschil in prestatie op ligfiets en racefiets.

Maciej Dlugosz zei

Dat klopt. Kijk op dit beeld: https://lh5.googleusercontent.com/-vyKM01jquSQ/T9Ea-3KcFbI/AAAAAAAAVpo/ydtiMjRkaCE/s627/image004.jpg

Met een ligfiets gewicht druk op de pedalen is ... bijna niks! Denk over na! Met een racefiets gewicht druk van onze lichaam "helpt" ons om harder trappen. Op een ligfiets hebben wij alleen kracht van onze spieren. Op een ligfiets hebben wij geen mogelijkheiden om gewicht van onze lichaam te gebruiken. Dus elke acceleratie en elke klimmen op een ligfiets is minder efficiënt. Maar met aerodynamisch velomobiel krijgen wij extra punten.

Mark zei

2 opmerkingen: Over dat verhaal over dat ademhalen, daar ben ik het helemaal mee eens. Zoals ik al eerder in een reactie liet weten heb ik de mont ventoux op een bukfiets gereden en het allergrootste probleem wat me tegenhield om harder te fietsen was een gebrek aan lucht. Dat heb ik op het vlakke net zo goed, ik kom op den duur in ademnnood terwijl ik daar op de ligfiets nooit problemen mee heb omdat de longen veel meer 'vrij' kunnen ademen. Mede daardoor kan ik op de ligfiets beter klimmen dan op de bukfiets (welliswaar de mont ventoux nog niet gereden op een ligfiets maar bij de diverse viaducten en klimmetjes hier in nederland merk ik het verschil duidelijk.

en @ maciej dlugosz, meer gewicht op de pedalen betekent niet automatisch meer vermogen op je wielen, ik hoop dat je je dat beseft. Datzelfde gewicht waar je voordeel hebt bij het naar beneden trappen van het pedaal moet namelijk ook weer omhoog en dan werkt het gewicht juist weer tegen. Dat zegt dus niks.

BoCycle zei

Mark,

Hoe is je ademhaling in een velomobiel Mark? Want daar heb je meer een zithouding dan de door Walter zo belangrijk geachte gestrekte houding.

Maciej Dlugosz zei

@ Mark, "meer gewicht op de pedalen betekent niet automatisch meer vermogen op je wielen". Misschien dit effect komt niet per se "meer gewicht op pedalen = meer vermogen" maar heb jij definitief mogelijkheiden om jouw gewicht te gebruiken.

Ik heb getest mijn mountanbike fiets, afstand 12 km, paar heuvels, mijn typisch gemiddeld snelheid was 21 km/h. Ik heb een triathlon stuur gekocht. Banden, druk per band, kracht van de wind - allemaal waren zelfde. Ik was sneller op de eerste dag bij 3km/h op de gemiddeld snelheid. Mijn aerodanimische positie was iets verbeterd - jazeker - maar als ik stond op pedalen (of als ik gebruikte een triathlon stuur) dan klom ik ALTIJD sneler dan als ik zit op de zaddel. Met triathlon stuur I voelde definitief dat ik heb meer vermogen op pedalen - deze "extra" vermogen mag ik wel gebruiken!

Er zijn natuurlijk twee dingen: mijn spieren zijn meer intensief gebruikt en ik ben sneller moe.

Kijk ook op dit voorbeeld: https://lh5.googleusercontent.com/-eXGw3UQqa2o/TkaQLFQmPJI/AAAAAAAARNw/Q7dtKUnDwi4/s720/Prone%2520bike%2520effincy%2520%2528prone%2520bike%2520was%25202%2520kg%2520heavier%2529.jpg

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

BoCycle zei

Beste Maciej,

Het gaat allemaal wetenschappelijk onderzocht worden. Zie Wetenschappelijk onderzoek naar klimmen met de (lig)fiets.

Maciej Dlugosz zei

BoCycle - dat klopt, wij zullen nog even naar wetenschappelijk onderzocht kijken en dan commentaren.