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Mountainbike-Physik: Fluch und Segen der Riesenreifen

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26 Zoll? 29? Oder doch lieber 27,5? Mountainbiker können seit neuestem zwischen drei Reifengrößen wählen. Viele entscheiden sich für die Maximalausgabe. Wissenschaftler versuchen, das Geheimnis der Riesenräder zu ergründen.

MTB-Reifengrößen: 26 Zoll, 27,5 Zoll, 29 Zoll Fotos
pd-f.de / Gregor Bresser

Sabine Spitz war eine der Ersten. Bei den Olympischen Spielen 2012 entschied sich die Mountainbikerin für die neue Reifengröße von 27,5 Zoll - auch 650 B genannt. Eine Entscheidung, die belohnt wurde: Spitz gewann in London trotz eines Sturzes die Silbermedaille.

Für Mountainbiker wie Spitz waren 26 Zoll lange das Maß der Dinge. Seit einigen Jahren aber gibt es die Geländeräder auch mit deutlich größeren 29-Zoll-Reifen - und immer mehr Fahrer schwören auf deren gute Fahreigenschaften, die sich vor allem im Gelände auszahlen. Größere Räder rollen einfach besser über Unebenheiten hinweg, sie glätten den Weg regelrecht.

Doch die Monsterreifen haben auch Nachteile. Zum einen sind sie schwerer, und damit ist auch ihre rotierende Masse größer. Das macht die Räder insgesamt träger, man kann mit ihnen nicht so schnell beschleunigen (siehe Kasten "Schwungkräfte" unten). Zum anderen sind 29 Zoll für Fahrer unter 1,80 Meter oft auch zu groß, weil die Monsterfelgen entsprechend große Rahmen erfordern.

Die Schwungenergie am Fahrrad
Prinzip Schwungrad
29-Zoll-Laufräder sind schwerer, und man muss daher auch mehr Energie aufwenden, um sie auf dieselbe Geschwindigkeit zu beschleunigen wie ein 26-Zöller. Das liegt zum einen an der kinetischen Energie und zum anderen an der Rotationsenergie, die im drehenden Rad selbst steckt genau wie bei einem Schwungrad.
Winkelgeschwindigkeit
Wir nehmen der Einfachheit halber an, dass die Masse der Speichen vernachlässigbar ist und dass die Masse von Felge plus Mantel proportional zum Radius r ist. Also gilt: m = k * r (k ist eine Konstante). Wenn sich das Rad mit der Geschwindigkeit v bewegt, dann gilt: v = 2*Pi*r/t, wobei t die Zeit ist, in der sich das Rad ein Runde dreht. Wir können t auch durch die Winkelgeschwindigkeit Omega ersetzen: Omega = 2*Pi/t. Damit erhalten wir v = Omega * r.
Trägheitsmoment des Rads
Das Trägheitsmoment J einer Masse m, die den Abstand r von der Rotationsachse hat, beträgt J = m * r2. Im Fall unserer Felge-Reifen-Kombination gilt außerdem m = k * r, also J = k * r3.
Rotationsenergie
Die Rotationsenergie wird berechnet mit der Formel Erot = 1/2 J * Omega2. Setzen wir nun für J und für Omega die oben berechneten Werte ein, erhalten wir: Erot = 1/2 * k * r3 * v2 / r2 = 1/2 * k * r * v2. Diese Formel zeigt, dass die Rotationsenergie eines rotierenden Rads bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit v proportional zum Radius r ist. Ein 29-Zoll-Rad ist demzufolge träger in der Beschleunigung als ein 26-Zöller.
Kinetische Energie
Die Kinetische Energie wird berechnet mit der Formel Ekin = 1/2 * m * v2. Für die Felge gilt m = k * r und damit Ekin = 1/2 * k * r * v2. Die Kinetische Energie ist damit genauso groß wie die Rotationsenergie und hängt linear vom Radius des Rades und vom Quadrat der Geschwindigkeit ab.
Laufräder zählen doppelt
Wer sein Fahrrad agiler machen will, wird versuchen, beim Gewicht abzuspecken. Vor allem Rennradfahrer, aber auch Mountainbiker, greifen deshalb zu Karbon. Ein leichteres Laufrad zahlt sich im Vergleich zu einem leichteren Rahmen dabei doppelt aus, denn es reduziert nicht nur die kinetische Energie, die in der Vorwärtsbewegung selbst steckt, sondern auch die Rotationsenergie. Daher kommt auch der Spruch: Die Räder zählen doppelt.
"Ich habe mich auf 29 Zoll nie so richtig wohl gefühlt", sagt Sabine Spitz. Bei der neuen Zwischengröße von 27,5 Zoll sei das anders. Diese könnte schon bald, so glaubt zumindest mancher aus der Branche, die 26 Zoll ganz verdrängen. Denn mit 27,5 Zoll bleibt das Rad agil und wendig, rollt aber schon besser als mit 26 Zoll.

Profisportlerin Spitz freut sich über die neue Größe - mancher Hobbybiker dürfte dagegen eher genervt sein. Noch eine Reifenformat mehr! Wollen die Hersteller hier nicht einfach nur jedem Kunden noch ein Rad extra andrehen?

Mythos und Wahrheit

Kaum zu bestreiten sind die spürbaren Vorteile der größeren Räder. Man rollt sicherer durchs Gelände, sie verzeihen mehr Fahrfehler. Was aber macht größere Reifen besser? Sind sie schneller, weil sie nicht so tief in Schlaglöcher hineinfallen? Oder bieten sie vor allem mehr Grip, also besseren Halt auf dem Untergrund, wie viele behaupten?

Nicht jedes Argument, das für größere Räder angeführt wird, stimmt tatsächlich. Beispiel Grip: Mit welcher Fläche ein Reifen auf dem Boden aufliegt, hängt eigentlich allein vom Luftdruck im Pneu ab. Je niedriger dieser ist, umso größer die Aufstandsfläche. Gleich schwere Räder belegen bei gleichem Luftdruck die gleiche Bodenfläche - der Raddurchmesser ist dabei unerheblich.

Es gibt aber trotzdem einen Unterschied, der womöglich den besseren Grip der größeren Reifen erklärt: "Bei 29 Zoll ist die Aufstandsfläche länger und schmaler als bei 26 Zoll", sagt Markus Hachmeyer, Produktmanager beim Reifenhersteller Schwalbe. "Man spürt definitiv, dass die Traktion bei 29 Zoll besser ist", sagt er.

Dahinter steckt laut Hachmeyer jedoch ein Zusammenspiel mehrerer Faktoren. 29-Zoll-Räder profitierten beispielsweise auch vom größeren Abstand zwischen Tretlager und Hinterradachse. "Das Vorderrad hebt nicht so leicht ab, weil der Drehpunkt weiter hinten liegt." Womöglich ist es erst der Mix aus längerer, schmalerer Aufstandsfläche, anderen Hebelverhältnissen und besserem Rollverhalten, der den Nachteil der größeren Masse der 29-Zöller mehr als kompensiert.

Eine streng wissenschaftliche Untersuchung des Phänomens ist schwierig, weil die Vor- und Nachteile jeder Reifengröße sich auf jeder Strecke anders auswirken können. Bei engen Kurven und viel Auf und Ab kann ein 26-Zoll-Bike nach wie vor am schnellsten sein.

Vergleichstest sprechen für 29 Zoll

Das Schweizer Nationalteam hat Ende 2011 einen Vergleichstest 26 versus 29 Zoll durchgeführt. Die Sportler fuhren denselben 615 Meter langen Rundkurs mehrmals abwechselnd mit kleinen und großen Reifen. Im Schnitt waren sie mit 29-Zöllern eine Sekunde schneller.

Das Magazin "Mountain Bike" sah bei einem Vergleich ebenfalls die 29-Zöller vorn. Der Rollwiderstand war acht Prozent geringer als bei 26 Zoll - und auch die meisten Testfahrer bewerteten die Fahreigenschaften als besser.

Die Deutsche Sporthochschule Köln hat ebenfalls beide Größen miteinander verglichen. Beim Rollwiderstand schnitten die großen Räder deutlich besser ab, vor allem wenn der Reifendruck wie im Gelände üblich gering war. Zusätzlich schickten Achim Schmidt und seine Kollegen 50 Studenten mit beiden Radgrößen auf einen 1400 Meter langen Testparcours. Die Probanden fühlten sich auf den 29-Zöllern bergab sicherer und attestierten ihnen auch bergauf den besseren Grip.

Schmidt will bei der Studentenausbildung künftig nur noch 29-Zoll-Bikes einsetzen. "Wahrscheinlich müssen wir aber die Anforderungen für die abschließende Prüfung anpassen", sagte er SPIEGEL ONLINE. Der steile Testhügel, den normalerweise nur 70 bis 80 Prozent der Studenten hochkommen, könnte sich mit 29 Zoll als zu leicht erweisen. Dann müsste die Prüfungsstrecke noch etwas steiler ausfallen.

Auf glatter Straße gelten übrigens ganz andere Regeln als im Gelände. Sind die Reifen hart aufgepumpt, sind die Unterschiede im Rollwiderstand zwischen verschiedenen Reifengrößen nur noch marginal. Dann haben größere Durchmesser im Grunde nur den Nachteil, dass sie schwerer und damit träger sind.

Für Mountainbike-Fahrer bleibt die Situation aber weiterhin unübersichtlich. Was passiert als Nächstes? Verschwindet 29 Zoll wieder? Verdrängt 27,5 Zoll das alte Maß von 26 Zoll, was viele Experten für wahrscheinlicher halten? Oder gibt es die drei Reifengrößen auf Dauer parallel? Das hätte unbestritten Vorteile für die Rahmengeometrien. Denn mit der Körpergröße könnte dann nicht nur der Rahmen wachsen, sondern auch die Felgengröße.

Bei Kindern ist das schon lange üblich: Es gibt die Reifengrößen 12, 16, 18, 20 und 24 Zoll. Warum sollte es für Erwachsene nicht auch drei Felgendurchmesser geben?

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insgesamt 104 Beiträge
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1. Das geneigte Publikum
order66 19.09.2012
auf den CTF´s = Geländeausfahrten für Jedermann ohne Zeitnahme ist im Übrigen resistent gegen die Versuche der Industrie noch mehr Umsatz durch neue Trends zu erzeugen. Frau Spitz wird das Rad durch einen Sponsor gestellt und damit ist die Diskussion wohl eingeschränkt oder anders, mit 26 Zoll hätte Sie auch Silber geholt.....
2. Worauf man sich am wohlsten fühlt.
liquimoly 19.09.2012
Der Autor bringt es auf den Punkt, je nach Körpergröße machen 26 oder 27,5 oder 29 Zoll Sinn, jeder soll fahren, was ihm am besten gefällt. Es gibt auch keinen Grund, einzelne Größen aus dem Sortiment zu nehmen, es wird für alle drei Größen immer eine Nachfrage geben. Bei meiner Körpergröße von 1,89 cm bin ich heilfroh, dass es endlich 29er gibt.
3. Ich habe ein
karhu1 19.09.2012
Zitat von sysoppd-f.de / Gregor Bresser26 Zoll? 29? Oder doch lieber 27,5? Mountainbiker können seit neuestem zwischen drei Reifengrößen wählen. Viele entscheiden sich für die Maximalausgabe. Wissenschaftler versuchen, das Geheimnis der Riesenräder zu ergründen. http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,856352,00.html
26er und ein 29er MTB in der Garage. Das 26er ist dabei 2 kg leichter. In der Realität fahre ich aber nur noch das 29er. Etwas schwerer, etwas weniger wendig aber mit einer viel besseren Traktion gerade in schwierigen Steigungen. Das Gewicht kann man ja persönlich durch eine Diät ausgleichen. Ob das 27.5er einen Vorteil gerade für kleinere Fahrer bringt, bleibt abzuwarten. Vielleicht ist das aber auch eine gute Ausrede für ein 3. MTB :-)
4. optional
Deepthought42.0815 19.09.2012
http://www.vertriders.com/daswortzummontag/files/e2c3d542af66626c047100b315084537-1.html http://www.vertriders.com/daswortzummontag/files/f54326d4fa5c9695c62ce5d964d24df2-4.html
5. Wird sich in der Breite...
fatherted98 19.09.2012
Zitat von sysoppd-f.de / Gregor Bresser26 Zoll? 29? Oder doch lieber 27,5? Mountainbiker können seit neuestem zwischen drei Reifengrößen wählen. Viele entscheiden sich für die Maximalausgabe. Wissenschaftler versuchen, das Geheimnis der Riesenräder zu ergründen. http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,856352,00.html
...nicht durchsetzen...der Käufer wird das Ganze als Geldmacherei entlarven...für den Profi-Einsatz kann ich es mir vorstellen...aber die haben eh ganz andere Materialien zur Verfügung als der Alltagsfahrer.
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