Physik und der Sport

[Jörrrch]

Durch Arnes Post

Zitat von Klugschnacker

....bei der die kleinste und die größte erreichte Geschwindigkeit möglichst nah beieinander liegen, denn der Luftwiderstand ist steigt nun einmal mit dem Quadrat der Geschwindigkeit und Reibung ist keine konservative Kraft. 10 km flach fährt man schneller als 5 km bergauf plus 5 km bergab.

Grüße,
Arne

kamen in mir wieder die Fragen hoch die ich mir beim Radeln und beim Laufen hin und wieder stelle.

1. Nehmen wir mal an Dude läuft die 10 KM in schlappe 37 Minuten. Ich benötige für die 10 KM 43 Minuten und ein Spaziergänger 1,5 Stunden.... so müsste nach aller Regel der Kunst wenn alle das gleiche Körpergewicht haben und die selbe Strecke laufen auch das gleiche an Energie benötigen... kann das echt sein?

2. Die gleiche Strecke fährt dann eine Person mit dem Rad, so müsste er doch mehr Energie verbrauchen ( Die Strecke ist flach wie ein Billardtisch ) da das Gesamtgewicht höher ist.

Die beiden fragen stellen sich mir weil doch ( ich habe keine Ahnung von Physik ) Energie=Masse*Strecke ist oder? So müsste es doch auch sein das egal in welchem Gang ich fahre ich immer die gleiche Energie verbrauche.

3. Ich Radel eine Strecke und lande am Ausgangspunkt. Sind die Höhenmeter somit nicht egal da man genau so viel Höhenmeter hoch wie ab gefahren ist.

Das hier soll nur eine kleine Diskussion aufwerfen und meine Gedanken dazu greife ich rein aus der Luft... müssten doch aber stimmen oder?

[LidlRacer]

Zitat von Jörrrch

Das hier soll nur eine kleine Diskussion aufwerfen und meine Gedanken dazu greife ich rein aus der Luft... müssten doch aber stimmen oder?

Zuerst:
Das mit dem aus der Luft greifen stimmt. Sonst stimmt fast nichts.

Zitat von Jörrrch

1. Nehmen wir mal an Dude läuft die 10 KM in schlappe 37 Minuten. Ich benötige für die 10 KM 43 Minuten und ein Spaziergänger 1,5 Stunden.... so müsste nach aller Regel der Kunst wenn alle das gleiche Körpergewicht haben und die selbe Strecke laufen auch das gleiche an Energie benötigen... kann das echt sein?

Ein und derselbe Läufer braucht in der Tat in einem vernünftigen Geschwindigkeitsbereich für eine bestimmte Strecke immer ungefähr die gleiche Energie.
Ein anderer Läufer kann aber, auch wenn er das gleiche wiegt, eine mehr oder weniger effiziente Lauftechnik haben und dementsprechend weniger oder mehr Energie verbrauchen.
Gehen ist wieder eine ganz andere Sache. Dabei ist der Energieverbrauch durchaus stark geschwindigkeitsabhängig, wenn ich mich recht erinnere.

Zitat von Jörrrch

2. Die gleiche Strecke fährt dann eine Person mit dem Rad, so müsste er doch mehr Energie verbrauchen ( Die Strecke ist flach wie ein Billardtisch ) da das Gesamtgewicht höher ist.

Ein Radfahrer verbraucht natürlich bei gleicher Geschwindigkeit wesentlich weniger Energie. Wie könnte er sonst mit ähnlicher Anstrengung viel schneller sein als der Läufer?
Bei dieser höheren Geschwindigkeit spielt aber der Luftwiderstand eine stark zunehmende Rolle, so dass beim Radfahren der Energieverbrauch sehr stark mit der Geschwindigkeit zunimmt.

Rollen verursacht einfach viel weniger Energieverlust als Hüpfen. Beim Laufen muss man sein Gewicht [genauer: seine Masse] bei jedem Schritt nach oben beschleunigen, dann prallt es wieder mehr oder weniger hart und verlustreich auf den Boden. Das ist beim Radeln überhaupt nicht der Fall.
Das Fahrrad wäre eine ziemlich sinnlose Erfindung, wenn man damit nicht weniger Energie verbrauchen würde.

Zitat von Jörrrch

Die beiden fragen stellen sich mir weil doch ( ich habe keine Ahnung von Physik ) Energie=Masse*Strecke ist oder? So müsste es doch auch sein das egal in welchem Gang ich fahre ich immer die gleiche Energie verbrauche.

Keine Ahnung stimmt.
Deine Energieformel ist grober Unfug.

Zitat von Jörrrch

3. Ich Radel eine Strecke und lande am Ausgangspunkt. Sind die Höhenmeter somit nicht egal da man genau so viel Höhenmeter hoch wie ab gefahren ist.

Wenn man nur Lageenergie betrachtet, erhält man bei der Abfahrt genau die Energie zurück, die man beim Anstieg reingesteckt hat.
Problem ist aber der Luftwiderstand. Bei der Abfahrt wird man viel schneller. Bei doppelter Geschwindigkeit hat man den vierfachen Luftwiderstand, verbraucht also die vierfache Energie. Das kann man offensichtlich durch den verringerten Luftwiderstand beim Bergauffahren nicht annähernd ausgleichen.

[FuXX]

E=1/2*m*v^2 ist die kinetische Energie. Die Betrachtung ist aber nicht so einfach, da du die inneren Energie zur Aufrechterhaltung dieser kinetischen Energie gegen all die Widerstände berücksichtigen musst.

Aloha,
FuXX

[Flow]

Zitat von Jörrrch

1. Nehmen wir mal an Dude läuft die 10 KM in schlappe 37 Minuten. Ich benötige für die 10 KM 43 Minuten und ein Spaziergänger 1,5 Stunden.... so müsste nach aller Regel der Kunst wenn alle das gleiche Körpergewicht haben und die selbe Strecke laufen auch das gleiche an Energie benötigen... kann das echt sein?

Fakt ist erstmal, daß du bei Bewegungen auf der flachen Ebene effektiv erstmal keine Arbeit (=Energie) verrichtest.

Die Arbeit (Energie), die du aufbringen mußt, geht vor allem für das "rauf- und runter-Gehopse", ein wenig Luftwiderstand und "Körperprozesse".
Insofern variiert sie stark mit dem Körpergewicht, Lauf-/Geh-Technik (Anzahl der Schritte etc.), Ökonomie ...

Bei "Vergleichbaren" (Gewicht/Technik/Ökonomie) Läufern ist die aufzubringende Energie in erster Näherung wohl proportional zur Strecke (XX kcal pro km), wobei, soweit ich weiß, der Energie-Verbrauch pro km bei steigender Geschwindigkeit minimal runter geht.

2. Die gleiche Strecke fährt dann eine Person mit dem Rad, so müsste er doch mehr Energie verbrauchen ( Die Strecke ist flach wie ein Billardtisch ) da das Gesamtgewicht höher ist.

Wie oben ... in der Ebene wird keine effektiv verrichtet Arbeit, unabhängig vom Gewicht !

Aufzuwendende Arbeit (Energie) ist hier sehr viel niedriger, da das "Rauf und Runter" so gut wie wegfällt. Der Luftwiderstand gewinnt somit an entscheidender Bedeutung (im Vakuum und "mit gut geöltem Bike" würde man die 180km in der Ebene locker "in 'ner Stunde ohne große Anstrengung" fahren).

Wer die Srecke schneller fährt, muß dafür auch deutlich (!) mehr Energie (pro km) aufbringen.

Die beiden fragen stellen sich mir weil doch ( ich habe keine Ahnung von Physik ) Energie=Masse*Strecke ist oder? So müsste es doch auch sein das egal in welchem Gang ich fahre ich immer die gleiche Energie verbrauche.

Arbeit (Energie) = Kraft x Weg

Insofern ist der Gang theoretisch erstmal egal ... es spielen dann wieder physiologische Prozesse eine Rolle ...
Stichwort "Wirkunsgrad" (Verhältnis von effektiver Arbeit zu aufzubringender Energie)

3. Ich Radel eine Strecke und lande am Ausgangspunkt. Sind die Höhenmeter somit nicht egal da man genau so viel Höhenmeter hoch wie ab gefahren ist.

Am Ausgangspunkt angekommen, hast du effektiv keine Arbeit geleistet.
Alle Energie wurde unterwegs also sinnlos verschwendet und hat einzig und allein zu Erderwärmung beigetragen ...

Bei mehr "hoch und runter" wirst du wohl auch mehr Energie verschwenden.
Vor allem sinnlose Bremserei läßt die Polkappen unnöitg schmelzen ...

Das hier soll nur eine kleine Diskussion aufwerfen und meine Gedanken dazu greife ich rein aus der Luft... müssten doch aber stimmen oder?

Pi mal Daumen ...

[Rhing]

Zitat von FuXX

E=1/2*m*v^2 ist die kinetische Energie. Die Betrachtung ist aber nicht so einfach, da du die inneren Energie zur Aufrechterhaltung dieser kinetischen Energie gegen all die Widerstände berücksichtigen musst.

Mensch Jörch, denk doch mal nach!

[Raimund]

das ist mir hier viiiiieeel zu kompliziert....

[NBer]

Zitat von Jörrrch

3. Ich Radel eine Strecke und lande am Ausgangspunkt. Sind die Höhenmeter somit nicht egal da man genau so viel Höhenmeter hoch wie ab gefahren ist....

....was, wenn man weiterdenkt, zu der schlußfolgerung führt, die strecke ja gleichschnell fahren zu können, wie eine ebene strecke. das problem sind nicht die höhenmeter, sondern die zeit, die man auf den jeweiligen streckenabschnitten zubringt. sprich berghoch ist man halt deulich länger langsamer, als bergab schneller als auf der ebene .-)

[Jörrrch]

Zitat von LidlRacer

...Ein und derselbe Läufer braucht in der Tat in einem vernünftigen Geschwindigkeitsbereich für eine bestimmte Strecke immer ungefähr die gleiche Energie........

Das würde bedeuten das es egal ist wie schnell ich laufe um eine bestimmte Energie zu verbrennen... es kommt somit nur auf die Strecke darauf an? Ich glaube das man den Luftwiderstand beim Laufen vernachlässigen kann.

Das mit der Reibung beim Rad und Läufer ist mir auch im Bettchen eingefallen... logisch

Aber wie ist es wenn ich Berg auf fahre und mich runter rollen lasse???