Kennenlernen und Sicherheit Historie und Einführung zum Fahrrad (mit Fahrrädern)

1. Themenübersicht 2. Schulhalbjahr 2010/2011 (Mai bis Juli 2011 – 10 Termine) • Kennenlernen und Sicherheit • Historie und Einführung zum Fahrrad (mit Fahrrädern) • Mechanik: Schaltung • Mechanik: Bremsen und Hydraulik • Mechanik: Federung und Kreisel (mit Fahrrädern) • Elektrizität und Optik • Akustik: Wind und Klingeltöne • Bewegung, Geschwindigkeit und Reaktion • Aerodynamik • Ernährung, Energie, Training, Ergometer Frank Kameier 09.03.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik

2. Druck – Kraft - Gravitationskonstante Frank Kameier 11.05.2011

3. Geschichte des Fahrrads http://www.clever-radfahren.de/interessantes/fahrrad-geschichte.phphttp://www.fahrrad-merkel gaggenau.de/?page_id=47 Johannes Spengler 5, 16.03.2011

4. Eventuell zum Vorlesen: Folien 4 bis 8

5. Geschichte des Fahrrads Die Geschichte des Fahrrades beginnt mit der Entdeckung des Zweiradprinzips durch den Gernsbacher Karl Drais 1817 in seiner Draisine. Das Fahrrad war das erste mechanische Individualverkehrsmittel. Johannes Spengler 5, 16.02.11

6. Laufrad 1818 • Im Jahr 1817 konstruierte der badische Forstbeamte Freiherr Karl Drais von Sauerbronn eine Laufmaschine mit lenkbaren Vorderrad. Der Fahrer saß dabei auf einem hölzernen Gestell, das sich zwischen zwei Rädern befand. Um sich fortzubewegen musste sich dieser mit den Füßen abstoßen. Das Gleichgewicht wurde mit Hilfe der Lenkung gehalten ohne dabei mit den Füßen den Boden zu berühren. Des weiteren hatte das Zweirad am Hinterrad eine Klotzbremse, die man während der Fahrt betätigen konnte. Die Draisine war mit einem Gewicht von ca. 30 kg fast ausschließlich aus Holz gebaut, wobei der Geschwindigkeitsrekord bei beachtlichen 15km/h lag. Johannes spengler 5, 16.03.11

7. Pedalantrieb 1860 • Umstieg von Holz auf Stahl sowie Pedale. Eine simple wenn auch geniale Erfindung war die Weiterentwicklung der Drais´schen Laufmaschine, wo die Pedaledirekt am Vorderrad mit Tretkurbel angebracht waren. Der Antrieb funktionierte über eine starr an der Vorderradachse angebrachte Pedalkurbel. Dabei entsprach konstruktionsbedingt der bei einer Umdrehung der Pedale zurückgelegte Weg dem Umfang des Vorderrads Johannes Spengler 5, 16.03.11

8. Das Hochrad 1870-1880 • Das erste Hochrad"Ariel" entstand. Ausgestattet war dieses Rad mit Stahlfelgen, Haarnadelspeichen, Pedalen mit Gummibelag und gar Vollgummibereifung. • Das Vorderrad wurde größer um somit eine größere Übersetzung und folglich höhere Geschwindigkeit zu erreichen. Dabei wurden Spitzengeschwindigkeiten von nahezu 40 km/h erreicht. Die Hochräder entstanden praktisch als Mittel zum Zweck. Zum ersten saß man sehr hoch und zum zweiten lag der Schwerpunkt sehr weit vorne. Ein kleinstes Hindernis genügte: Stürze über den Lenker waren vorprogrammiert und verliefen bei Vorderradhöhen von rund 1,30 m und mehr nicht selten glimpflich sondern vielmehr mit einem Genickbruch. Johannes Spengler 5, 16.03.11

9. Das Niederrad 1885 • Aufgrund der Schwingungen und der Instabilität des Hochrades, vor allem der Aufschrei nach verkehrssicheren Fahrrädern war der Anlass weiter zu entwickeln: Die Niederräder entstanden. Innerhalb weniger Jahren verdrängte nun das Niederrad auch Sicherheitsrad genannt die Hochräder. Am Prinzip des Kettenantriebs zum Hinterrad, der gleich großen Räder und der Anordnung des Tretlagers dazwischen - etwa unter dem Schwerpunkt des Fahrers - hat sich seit damals nichts mehr vom Grundtyp geändert. Fahrräder wiegen im Durchschnitt weniger als ein Fünftel des Fahrers. Kein anderes Verkehrsmittel als das Fahrrad erzielt ein so günstiges Leistungsgewicht ... demnach ist es nicht verwunderlich, dass auf der ganzen Welt kein anderes Verkehrsmittel so beliebt und verbreitet ist wie das Fahrrad. Johannes Spengler 5, 16.03.11

10. http://www.historischefahrraeder.de/index.php?article_id=18 Frank Kameier 28.02.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik

11. … schwer am Berg … nicht so stabil http://de.wikipedia.org/wiki/Rad … Laufrad Frank Kameier 28.02.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik

12. Kinder lernen Reifen flicken - was man dafür braucht: • Fahrradpumpe • Schmirgelpapier • Schraubenzieher / Zange • Eimer mit Wasser • Stift • Flickwerkzeug aus dem Fahrradladen Spengler, Johannes Gr.5, 16.02.2011 www.tuev-kids.dewww.youtube.com www.hau-tu.de/index.php5/Hauptseite

13. 1.Um mit dem Reifen richtig Arbeiten zu können müsst ihr das Rad ausbauen. Hierzu müsst ihr erst die Bremsen lösen. Danach stellt ihr euer Fahrrad auf den Kopf. So könnt ihr das Rad aus dem Fahrradrahmen ausbauen 2. Als nächstes solltet ihr euren Reifenmantel von außen nach Fremdkörpern absuchen, die evtl. für das Loch in eurem Reifen verantwortlich sind. Dies können Stacheln, Nadeln, Nägel etc. sein. Entfernt diese. Ansonsten besteht die Gefahr, dass der Fahrradschlauch beim Entnehmen aufgeschlitzt wird. 3. Jetzt könnt ihr den Fahrradschlauch entnehmen. Verwendet hierzu dem im Fahrradflickset beiliegenden Reifenabzieher. Um den Schlauch entnehmen zu können müsst ihr erst das Ventil lösen. Jetzt könnt ihr den Reifenmantel von der Felge lösen, hierfür müsst ihr den Reifen mit dem Reifenabzieher herausheben. 4. Zieht nun euren Schlauch von der Felge. Passt darauf auf das er sich nirgends verhakt und dabei kaputt geht Um jetzt herauszufinden wo das Loch in eurem Schlauch ist, müsst ihr in aufpumpen und in den Wassereimer halten. Nehmt immer einzelne Teilstücke des Schlauches und drückt sie unter Wasser. Wenn Luftblasen aufsteigen, habt ihr euer Loch gefunden und müsst es mit Hilfe eures Stiftes markieren. Spengler, Johannes Gr.5, 16.02.2011 www.tuev-kids.dewww.youtube.com www.hau-tu.de/index.php5/Hauptseite

14. 5. Nun müsst ihr mit eurem Schmirgelpapier die Stelle an dem das Loch ist abschmirgeln, so wird die Oberfläche rauer und der Flicker hält später besser. Wenn ihr die stelle leicht angeschmirgelt habt müsst ihr eure Klebepaste draufschmieren. Jetzt wartet ihr etwa 1-2 Minuten dann klebt ihr euren Flickstreifen auf die eingeschmierte Stelle. Damit der Flickstreifen richtig anklebt müsst ihr ihn etwa 1-2 Minuten feste auf die Klebepaste drücken 6. Testet nun mithilfe eures Wassereimers ob der Schlauch nun geflickt ist (wenn keine Blubberbläschen mehr zu sehen sind) Wenn euer Schlauch trocken ist könnt ihr ihn nun wieder in den Reifenmantel machen. Jedoch sollte man vor dem reindrücken des Schlauches in den Mantel die Innenseite des Mantels nach Fremdkörpern durchsuchen. Steckt nun zu erst das Ventil durch das loch, dann könnt ihr den Schlauch in den Mantel drücken. Passt darauf auf, das der Schlauch sich beim reindrücken nicht verdreht. Zu guter letzt müsst ihr mit eurem Reifenabzieher den Reifenmantel in die Felge drücken. 7. Pumpt euren Reifen jetzt leicht auf und lasst ihn dann ein paar mal am Boden hüpfen, so wird der Schlauch wieder in die richtige Position gebracht Jetzt könnt ihr euren Reifen wieder befestigen. Schraubt ihn wieder fest und hängt die Bremse wieder ein. Viel Spaß beim Fahrradfahren Spengler, Johannes Gr.5, 16.02.2011 www.tuev-kids.dewww.youtube.com www.hau-tu.de/index.php5/Hauptseite

15. Was ist Druck? (Warum hält ein LKW-Reifen weniger Druck aus als ein Fahrradreifen?) Die Kraft steht dabei senkrecht auf der Fläche, da Fluide (Gase und Flüssigkeiten) in Ruhe keine Schubspannung aufnehmen können (schüttet man eine Flüssigkeit aus, breitet sich die Flüssigkeit unendlich aus). Die Druckkraft führt zu Kräften in den Randflächen einer Oberfläche (z.B. LKW- oder Fahrradreifen) Demnach sind beim Fahrradreifen die Kräfte in den Randflächen kleiner als beim LKW. Daher verträgt ein großer Reifen weniger Druck als ein kleiner Reifen! Frank Kameier 18.12.2010 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik

16. Quelle: http://www.daserste.de/wissenvoracht/folge_dyn~folge,401~Page,3~cm.asp Frank Kameier 18.12.2010 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik

17. Druck – Einfluss der Temperatur • p = Druck (barometrischer Druck oder Umgebungsdruck)  100000 Pa • = Dichte (Masse pro Volumen in Kg/m3  1,2 Kg/m3 T = absolute Temperatur in Kelvin = Temperatur in °C +273,15 K  293 °K R = spezifische Gaskonstante = für Luft = 287,15 J/(Kg K) • Was kann man mit der idealen Gasgleichung erklären: • Ein Feuerzeug funktioniert bei Kälte nicht. • Die Fahrradreifen sind im Winter platt. • Ein Gummiball fällt im Eisfach zusammen. Frank Kameier 20.02.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik