Abstract des Autors

Das Fahrrad hat in den letzten Jahren als Freizeit-, Breiten- und Leistungssportgeraet aber auch als Fortbewegungsmittel im taeglichen Leben einen Boom erlebt. Dieses ist u.a. darin begruendet, dass beim Radfahren die zur Vorwaertsbewegung benoetigte metabolische Leistung geringer und somit die mit gegebenem metabolischem Aufwand erreichbare Geschwindigkeit groesser als bei jeder anderen Art der Fortbewegung des Menschen ist. In der vorliegenden Arbeit wird Radfahren als komplexes Modell leistungslimitierender Faktoren aus physiologischer und biomechanischer Sicht beschrieben und analysiert. Das Modell basiert auf der Fahrgeschwindigkeit (v) und der Beschreibung von Roll- (CR) und Steigungswiderstand (CG) als gewichtsabhaengige Belastungsgroesse (a = CR + CG) sowie dem Luftwiderstand (CL = b (v + vLcos phi)**2) unter Beruecksichtigung von Windgeschwindigkeit (vL) und Windrichtung (phi). Dabei beinhaltet b die Faktoren Luftwiderstandsbeiwert, frontale Projektionsflaeche und Luftdichte. Die metabolische Leistung errechnet sich aus dem biomechanischen Wirkungsgrad (eta) und der mechanischen Leistung (P-Mech) basierend auf den o.g. Zusammenhaengen (P-Met = P-Mech/eta = (CR + CG + CL) v/eta = (a + b (v + VLcos phi)**2)/eta). Das Modell ermoeglicht den Energieverbrauch und somit individuelle Belastungsgrenzen fuer das Radfahren unter variablen Bedingungen zu berechnen und trainingsmethodisch zu beruecksichtigen. Verf.-Referat

Abstract

Bicycle riding has been booming during recent years utilizing the bike
as sports kit for leisure time recreational and top performance exercises
or simply as a reasonable vehicle in daily life. This enthusiasm is essentially
based on the fact that at a given velocity cycling needs less
metabolic power than any other terrestial muscle-powered mode of human
locomotion. In the present paper cycling is described and analysed
as a complex model of performance limiting factors with special respect
to physiology and biomechanics. The model includes cycling velocity
(v), rolling resistance (CR) and resistances against gravity (CG) as body
mass related factors of physical strain (a = CR + CG) but also air resistance
(CL = b (v + vLcos ϕ)2) considering wind velocity (vL) and wind
direction (ϕ). The parameter b subsumes drag coefficient agianst air, area
projected on the frontal plane and air density. The metabolic power results
from biomechanical efficiency (η) and mechanical power (PMech)
based on interrelationships described above (PMet = PMech η-1 = (CR + CG
+ CL) v η-1 = (a + b (v + vLcos ϕ)2) η-1). The model enables calculation
of energy cost of cycling and thus performance limitations with respect
to physical fitness under various conditions which makes optimized prescription
of exercise training possible. Verf.-Referat