//
Artikel Archiv

Energiesparen

Diese Schlagwort ist 8 Beiträgen zugeordnet

Wenn Schnecken stricheln…

Schnecken hinterlassen bekanntlich eine Schleimspur – einen schmalen Teppich, den sie sich selbst auslegen. So haben sie den Vorteil, unabhängig von beliebigen Geländestrukturen ihres Weges zu gehen. Diese Hinterlassenschaft fällt besonders dann auf, wenn sie im Licht der Sonne glänzt und oft in den schönsten Farben irisiert. Weiterlesen

La economía energética de la bicicleta

Schlichting, H. Joachim. Investigación y Ciencia Mayo 2018Nº 500, p. 85 – 87

Ningún animal aprovecha la energía con tanta eficiencia como las personas cuando nos desplazamos… siempre y cuando lo hagamos sobre dos ruedas.

Los orígenes de la bicicleta se remontan a la «máquina andante» de Karl von Drais, inventor alemán que, en 1817, concibió el precursor del hoy popular vehículo de transporte. Aquel ingenio carecía de propulsión a pedales, pero, aun así, ya avanzaba más rápido que los coches de caballos y mucho más de lo que es posible a pie. Con las bicicletas corrientes de hoy en día, un adulto medio puede viajar cuatro veces más rápido que caminando a buen ritmo. En otras palabras: las personas usamos nuestra energía muscular de manera mucho más eficiente cuando vamos en bicicleta.
Para investigar este medio de locomoción desde un punto de vista puramente físico y compararlo con otros, podemos comenzar considerando la potencia de un ciclista. Esta se obtiene al multiplicar su velocidad por la suma de las distintas fuerzas de resistencia que debe superar. Tales fuerzas se deben principalmente a la interacción con el suelo y con el aire circundante. El suelo hace que el ciclista experimente la llamada resistencia a la rodadura. Esta es en gran medida independiente de la velocidad y resulta proporcional al peso conjunto del ciclista y su vehículo. Dicha proporcionalidad se expresa a través de una constante que depende de la fricción entre el neumático y el pavimento: el coeficiente de rozamiento. No podemos cambiar la superficie de la carretera, pero sí reducir bastante el rozamiento si elegimos las ruedas adecuadas.
Como el rozamiento por rodadura también resulta proporcional al peso, cuanto menor sea la masa del ciclista, menos esfuerzo tendrá que hacer. Además, eso también le favorecerá en las subidas, dado que en ellas hay una componente del peso que se opone al movimiento. Sin duda, el empleo de materiales ligeros en la fabricación del vehículo también ayudará. Pero, dado que quien más contribuye a la masa total es el propio ciclista, una estrategia mucho más ventajosa consiste en montar en bicicleta más a menudo y adelgazar con ello. Solo en el ciclismo profesional, donde cuentan las décimas de segundo, vale la pena asumir el coste que supone recurrir a la tecnología para eliminar cada gramo superfluo del velocípedo.
En la magnitud constante de la fuerza de rozamiento por rodadura incluimos —por lo general, tácitamente— las pérdidas por rozamiento que se producen al transferir la energía muscular a la rueda motriz, dado que esta cantidad tampoco depende apenas de la velocidad. En cualquier caso, las pérdidas en las bielas, la cadena y los rodamientos de las bicicletas modernas son relativamente pequeñas, siendo el rendimiento de entre el 90 y el 95 por ciento. Esto debemos agradecérselo sobre todo a los rodamientos de bolas, los cuales reemplazan el deslizamiento, que produce grandes pérdidas y desgaste, por la rodadura, lo que nos permite ahorrar energía. Su invención a mediados del siglo XIX dio un notable empujón al desarrollo de la bicicleta.

¿Quiere leer el artículo completo?

Deutsche Version: Konkurrenzlos sparsam

Konkurrenzlos sparsam

Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 4 (2017), S. 74 – 77

Radfahren kommt
dem Flug der Vögel am nächsten

Louis J. Halle (1910–1998)

Kein Tier setzt Energie so effizient zur Fortbewegung ein wie ein Mensch. Sofern er Fahrrad fährt! Weiterlesen

Die Glühlampe ist tot. Es lebe die Glühlampe…

Glühlampe-3_rvWir erleben es seit Jahren, dass die klassische Glühlampe Schritt für Schritt, das heißt von hohen zu niedrigeren Leistungen absteigend vom Markt genommen wird, weil sie energetisch ineffizient ist. Bevor dieses Projekt jedoch abgeschlossen ist, sitzt sie bereits auf der eigenen Nostalgiewelle und feiert als Designlampe ein strahlendes Comeback. Weiterlesen

Thermische Muster an Wänden

Schlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 35/6, 289 (2004)

Die Natur bringt manchmal erstaunliche Muster hervor, hinter denen sich interessante physikalische Vorgänge verbergen. Im vorliegenden Fall geht es um thermische Muster. Sie entstehen durch thermische Bedingungen an Begrenzungen von Wänden.

PDF: Thermische Muster an Wänden

Fahrradfahren, Laufen, Autofahren. Ein interressanter Vergleich im Unterricht

Schlichting, H. Joachim. In: technic-didact 9/3, 177 (1984).

In zwei vorangegangenen Aufsätzen in dieser Zeitschrift /6 und 7/ wurde die Energetik des Fahrradfahrens für typische Situationen erarbeitet. Im folgenden
sollen einige der dort gewonnenen Ergebnisse in einen größeren Zusammenhang gestellt werden: Es wird untersucht, welcher Stellenwert dem Fahrradfahren zukommt, wenn man es hinsichtlich der (energetischen) Transportkosten mit anderen Fortbewegungsarten für repräsentative Situationen vergleicht…

PDF: Fahrradfahren_Laufen_Autofahren

Untersuchungen zur Energetik des Fahrrads

Schlichting, H. Joachim; Nobbe, Reinhold. In: technic-didact 8/4, 225 (1983).

Die folgenden Ausführungen sind als Fortsetzung des in dieser Zeitschrift erschienenen Artikels „Physik des Alltags am Beispiel der Energetik des Fahrrads“ /3/ zu verstehen. Eines der wesentlichen Ergebnisse dieses Beitrages bestand darin, daß unter den gegebenen Bedingungen die Rollreibung nur bei niedrigen Geschwindigkeiten einen größeren Einfluß auf die aufzubringende Leistung hat. Bei einer Geschwindigkeit von 13,5 km/h sind Rollreibung und Luftwiderstand gleich groß. Bei höheren Geschwindigkeiten dominiert der Luftwiderstand /vgl. 3; Bild 3/. Beispielsweise hat die Rollreibung bereits bei 30 km/h mit einer Leistung von 29 W nur noch einen Anteil von 17 %an der
Gesamtleistung von 174 W. Es ist daher von großem Interesse, die Einflüsse auf den Luftwiderstand näher zu untersuchen.

Dazu soll im folgenden Abschnitt 2 zunächst die Wirkung des Windes auf den Radfahrer in einigen ausgewählten Situationen betrachtet werden. Anschließend werden in Kapitel 3 Möglichkeiten des Radfahrers angesprochen, den
Luftwiderstand von sich aus zu beeinflussen. In Abschnitt 4 sollen schließlich die Beschränkung der ebenen Fahrbahn fallengelassen und Steigungen
bzw. Gefälle berücksichtigt werden. In dem abschließenden Kapitel 5 sollen Meßergebnisse, die um die Jahrhundertwende erhoben wurden, mit den
unsrigen verglichen und interpretiert werden.

PDF: Untersuchungen_Energetik_Fahrrad

Physik des Alltags am Beispiel der Energetik des Fahrrads

Schlichting, H. Joachim; Backhaus, Udo. In: technic-didact 8/1, 27 (1983).

Neuere Untersuchungen bestätigen den Eindruck, daß der Physikunterricht zu den unbeliebtesten Fächern gehört (BORN et al. 1978). Einer der Hauptgründe dafür ist u. E. in der mangelhaften Berücksichtigung der spezifischen Differenz zwischen der Lebenswelt der Schüler und der wissenschaftlichen Welt zu sehen. Diese Differenz kommt vor allem dadurch zustande, daß die physikalische Erfassung der Dinge weitgehend verlangt, sie „so zu beschreiben, wie wir sie nicht erfahren“ (WEIZSÄCKER 1973, S. 107). Beispielsweise wird in der Physik häufig behauptet, alle Körper fielen gleich schnell, obwohl man ständig das Gegenteil erlebt. Physik treiben heißt daher nicht zuletzt, die Dinge zu verändern.Anstatt diese Veränderung im Physikunterricht zu thematisieren und die Einsicht zu vermitteln, daß die Dinge durch die Veränderung in einer Hinsicht ‚besser‘ werden, wird sie nicht selten unterschlagen: Indem physikalische Vorstellungen in der Regel an künstlichen, mit Hilfe von Lehrmitteln produzierten Phänomenen entwickelt werden, die oft nur dazu geschaffen wurden, jene Phänomene hervorzubringen, wird sofort eine veränderte Weit präsentiert. Möchte man jedoch erreichen, daß die Schüler einsehen, welchen Sinn es haben kann, die gewohnten Alltagsvorstellungen zugunsten der wissenschaftlichen Vorstellungen aufzugeben bzw. zu  modifizieren, so muß mit ihnen zumindest an einzelnen Beispielen eine solche Veränderung der Sichtweise erarbeitet und nachgewiesen werden, was man dadurch gewonnen hat. Ein solches Beispiel kann u. E. die Behandlung des Fahrrads bzw. des Fahrradfahrens im Physikunterricht sein…

PDF: Energetik des Fahrrads

Photoarchiv