> For the complete documentation index, see [llms.txt](https://docs.velogicfit.com/llms.txt). Markdown versions of documentation pages are available by appending `.md` to page URLs; this page is available as [Markdown](https://docs.velogicfit.com/de/abschnitt-04-aero/aero-basics.md).

# Aero-Grundlagen

Bei höheren Fahrgeschwindigkeiten wird ein erheblicher Teil der Leistung eines Fahrers aufgewendet, um den aerodynamischen Widerstand zu überwinden (Martin et al. 1998).

Mit steigender Geschwindigkeit wächst der Luftwiderstand exponentiell, was bedeutet, dass bereits eine geringe Erhöhung der Geschwindigkeit unverhältnismäßig mehr Leistung erfordert, um sie aufrechtzuerhalten. Forschungen zeigen, dass bei hohen Geschwindigkeiten bis zu 80–90 % der Leistungsabgabe eines Radfahrers darauf verwendet werden, den Luftwiderstand zu überwinden (Bassett et al., 1999; Faria, 2005). Dies liegt an dem Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit und Widerstand, wobei die zur Überwindung des Widerstands erforderliche Leistung mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit zunimmt (Martin et al., 1998). Infolgedessen kann die Verringerung des Widerstands durch Körperposition, Ausrüstung oder Kleidung einen erheblichen Einfluss auf die Radfahrleistung haben, insbesondere bei Zeitfahren oder Straßenrennen, bei denen das Halten hoher Geschwindigkeiten entscheidend ist (Faria et al., 2005).

Die aerodynamische Widerstandskraft ist definiert als der Widerstand, dem ein Objekt bei der Bewegung durch ein Fluid, etwa Luft, ausgesetzt ist. Sie wird hauptsächlich durch Druckunterschiede zwischen der Vorder- und Rückseite des Objekts sowie durch die Reibung der Luft an seiner Oberfläche verursacht. Die Formel für die aerodynamische Widerstandskraft lautet:

![Formel der aerodynamischen Widerstandskraft, die den Zusammenhang zwischen Widerstandskraft und Luftdichte, dem Quadrat der Geschwindigkeit, Stirnfläche und Widerstandsbeiwert zeigt](/files/8c03f93c5cfd24365f4d6cb10ba55939d956015f)

... was uns sagt, dass die aerodynamische Widerstandskraft von 4 Faktoren abhängt:

* Luftdichte (rho)
* Die Geschwindigkeit (genauer: das Quadrat der Geschwindigkeit) der Luft relativ zum Fahrer
* Die Stirnfläche (A)
* Der Widerstandsbeiwert (Cd). Dieser quantifiziert den Widerstand eines Objekts in einer Flüssigkeitsumgebung wie Luft oder Wasser. Er gibt an, wie stromlinienförmig ein Objekt ist bzw. wie effektiv es sich durch das Fluid bewegt. Der Cd-Wert hängt von der Form, der Oberflächenrauheit und den Strömungsbedingungen um das Objekt ab. Niedrigere Werte stehen für aerodynamischere Objekte, während höhere Werte auf mehr Widerstand hinweisen.

Beim Radfahren möchten wir die aerodynamische Widerstandskraft minimieren, damit mehr von der vom Athleten erzeugten Leistung zur Erhöhung der Geschwindigkeit genutzt wird. Welche dieser Faktoren können wir kontrollieren?

* Wir können die Luftdichte nicht kontrollieren
* Es wäre kontraproduktiv, die Geschwindigkeit nur zu verringern, um die aerodynamische Widerstandskraft zu reduzieren, da die Geschwindigkeit das ist, was wir insgesamt maximieren wollen
* Wir können den Widerstandsbeiwert kontrollieren, indem wir die Form (Position) und die Oberflächenrauheit des Fahrers und des Fahrrads verändern
* Wir können die Stirnfläche kontrollieren, indem wir die Position des Fahrers verändern.

Daher fließt viel von der Arbeit an der aerodynamischen Optimierung in die Faktoren Cd und A ein.

## Literatur

Fox, R.W., & McDonald, A.T. (1973). Einführung in die Strömungsmechanik (2. Aufl.). New York: Wiley.

Martin JC, Milliken DL, Cobb JE, McFadden KL, & Coggan AR (1998). Validierung eines mathematischen Modells für die Leistungsabgabe beim Straßenradsport. Journal of Applied Biomechanics, 14(3), 276-291.

Bassett, D. R. Jr., Kyle, C. R., Passfield, L., Broker, J. P., & Burke, E. R. (1999). Vergleich der Stundenweltrekorde im Radsport, 1967–1996: Modellierung der Mensch-Maschine-Schnittstelle. Medicine & Science in Sports & Exercise, 31(11), 1665-1676

Faria, E. W., Parker, D. L., & Faria, I. E. (2005). Die Wissenschaft des Radfahrens: Faktoren, die die Leistung beeinflussen – Teil 2. Sports Medicine, 35(4), 313-337.