Physik am Fahrrad

Du schwingst dich aufs Rad, trittst ein paar Mal in die Pedale und rollst los, ohne einen Gedanken an Physik. Dabei fährt sie überall mit: in den Bremshebeln, in der Gangschaltung, in den Reifen, sogar im Licht. Nach dieser Lektion siehst du dein Fahrrad mit anderen Augen, als eine Sammlung genialer physikalischer Tricks.

Hebel überall

Ein Hebel verstärkt deine Kraft: Je länger der Arm, an dem du ziehst oder drückst, desto größer die Wirkung am kurzen Arm. Genau genommen zählt am Hebel Kraft mal Hebelarm: Im Gleichgewicht ist dieses Produkt auf beiden Seiten des Drehpunkts gleich groß, ein doppelt so langer Arm kommt also mit dem halben Gewicht aus. Der Bremshebel ist ein Paradebeispiel: Deine Finger ziehen am langen Ende, und am kurzen Ende zieht der Zug mit einem Vielfachen deiner Kraft an den Bremsklötzen. Auch die Pedale sitzen an Hebeln, den Tretkurbeln: Je länger die Kurbel, desto leichter drehst du das Kettenblatt. Sogar der Lenker ist ein Hebel, der das Drehen des Vorderrads mühelos macht.

Die Gangschaltung: Kraft gegen Weg

Die Gangschaltung ist ein Tauschgeschäft, und die Physik führt streng Buch. Im leichten Gang kommst du pro Pedalumdrehung nur ein kurzes Stück voran: wenig Kraft pro Tritt, dafür mehr Tritte für dieselbe Strecke. Perfekt am Berg. Im schweren Gang schiebt dich eine Pedalumdrehung weit nach vorn, dafür musst du kräftig treten. Geschenkt wird dir nichts: Was du an Kraft sparst, zahlst du mit mehr Kurbelumdrehungen zurück. Genau derselbe Tausch steckt im Hebel, in der Rampe und im Flaschenzug.

Reibung, Trägheit und der Dynamo

Reibung ist am Fahrrad Freund und Gegner zugleich. Ohne Reibung zwischen Reifen und Straße würdest du durchdrehen wie auf Glatteis. Und Bremsen wirken nur, weil Reibung Bewegung in Wärme verwandelt: Fass eine Felge nach einer langen Abfahrt lieber nicht an. Die Trägheit hilft dir beim Rollen: Was einmal in Bewegung ist, bleibt in Bewegung, deshalb rollst du nach dem Antreten so schön weiter. Und der Dynamo ist ein kleiner Generator: Er lässt einen Magneten in einer Spule rotieren und macht so aus Bewegungsenergie elektrischen Strom, das gleiche Prinzip wie im großen Kraftwerk. Deshalb tritt es sich mit eingeschaltetem Licht ein wenig schwerer: Dein Licht bezahlst du mit Muskelkraft.