Der Erklärer: Metin Tolan (Uni Dortmund). © Privat/nh
Natürlich fährt die Physik auch bei der Tour de France immer mit. Professor Metin Tolan erklärt im Interview mit unserer Zeitung, warum sein Spezialgebiet für Tadej Pogacar & Co so wesentlich ist.
Herr Tolan, was fasziniert Sie als Physiker an der Tour de France?
Physikalisch betrachtet hat der Mensch mit dem Fahrrad die effizienteste Fortbewegungsart geschaffen, die es auf unserem Planeten gibt. Das Fahrrad rollt, die Kraft wird nahezu verlustfrei auf das Rad übertragen. Betrachtet man, wie viel Energie pro Kilogramm Gewicht nötig ist, um einen Meter zurückzulegen, gibt es nichts Effizienteres. Selbst Gehen benötigt ungefähr doppelt so viel Energie. Einzig Vögel sind vergleichbar.
Tadej Pogacar gilt als komplettester Fahrer. Kann die Physik ihn erklären?
Aus physikalischer Sicht scheint Pogacar nahezu ideale Voraussetzungen mitzubringen. Ein Radfahrer darf nicht zu groß sein, weil dadurch der Luftwiderstand zunimmt. Er darf aber auch nicht zu klein sein, weil Hebelverhältnisse und Muskelkraft wichtig sind. Er darf nicht zu schwer sein, weil jedes Kilogramm den Berg hinauf muss – aber auch nicht zu leicht, weil Masse bei schnellen Abfahrten Vorteile haben kann. Dazu kommen perfektes Training und eine außergewöhnliche Fahrtechnik.
In schnellen Rennphasen treten Profis oft über längere Zeit 400 Watt. Womit kann man das vergleichen?
400 Watt über einen langen Zeitraum sind eine enorme Leistung. Im Zielsprint werden übrigens sogar über 1000 Watt erreicht. Das geht aber natürlich nur wenige Sekunden. Das Erstaunliche ist, dass die Fahrer diese Leistung noch abrufen können, nachdem sie bereits stundenlang mit enormem Tempo gefahren sind.
Wenn Sie Berater eines Tour-Teams wären – worin würden Sie investieren?
Ganz klar: In einen Windkanal. Der Luftwiderstand ist der entscheidende Faktor. Es gibt beim Radfahren eigentlich nur zwei große Widerstände: den Rollwiderstand und den Luftwiderstand. Der Rollwiderstand bleibt weitgehend konstant. Der Luftwiderstand steigt quadratisch mit der Geschwindigkeit: Bei doppelter Geschwindigkeit vervierfacht er sich. Schon ab etwa 15 km/h dominiert er. Bei den 40 bis 45 km/h der Profis gehen rund 90 Prozent der Leistung allein dafür drauf, die Luft zur Seite zu schieben.
Das Team Red Bull Bora hansgrohe tritt bei der Tour mit einem Rad an, das vier Watt Leistung erspart…
Auch da geht es um die Aerodynamik. Wenn sie den Luftwiderstand des Gesamtsystems aus Fahrer und Rad auch nur um wenige Prozent reduzieren, dann summiert sich das auf einer 200 Kilometer-Etappe schnell zu Minuten. Da spielt sogar die Position der Trinkflaschen eine Rolle.
Beim Zeitfahren sind geschlossene Scheibenräder üblich. Auch Physik?
Jede einzelne Speiche eines normalen Laufrads wirkt bei Tempo 50 wie ein kleiner Mixer, der die Luft verwirbelt und enorm bremst. Das geschlossene Scheibenrad sorgt dafür, dass die Luft völlig laminar, also sauber und ohne Verwirbelungen, am Rad vorbeiströmt. Das bringt einen riesigen Vorteil – allerdings mit einem Haken: Dem Seitenwind. Eine geschlossene Scheibe wirkt wie ein Segel. Wenn der Wind von der Seite drückt, erzeugt das enorme Querkräfte. Deshalb fahren die Profis die Scheibe fast nur hinten. Vorne wäre das Rad kaum noch lenkbar. Man muss immer den Kompromiss aus Aerodynamik und Beherrschbarkeit finden. Interessant ist auch, dass bei Seitenwind schräg von vorne ein Scheibenrad aufgrund des Segeleffektes sogar zu einem negativen Luftwiderstand, also quasi als Zusatzantrieb, wirken kann.
Und doch gibt es keinen besseren Ort als das Peloton?
Natürlich. Im Windschatten muss der nachfolgende Fahrer deutlich weniger Luft verdrängen. Das spart je nach Situation 30 bis 40 Prozent Energie, tief im Hauptfeld sogar bis zu 50 Prozent. Aber es gibt einen kuriosen Seiteneffekt, den kaum ein Laie kennt: Auch der Führende profitiert minimal von seinem Hintermann. Der Luftwiderstand entsteht vor allem durch die Verwirbelungen, die ein Körper hinter sich erzeugt. Wenn nun dicht hinter Ihnen ein anderer Fahrer fährt, beruhigt er diesen Luftstrom. Er wirkt quasi wie das verlängerte, stromlinienförmige Heck eines Projektils. Der Vordermann muss also tatsächlich auch ein bisschen weniger Energie aufwenden.
Aus dieser Sicht ist Ausreißen keine gute Idee.
Ein einzelner Ausreißer hat einen gigantischen physikalischen Nachteil, weil er permanent gegen die volle Wand ankämpft, während das Feld dahinter rotieren kann. Dass solche Angriffe oft am Berg gelingen, hat einen einfachen Grund: Dort wird das Verhältnis von Leistung zu Körpergewicht viel wichtiger als die Aerodynamik. Jedes zusätzliche Kilo muss schließlich den Berg hinauf bewegt werden. Auch ist die Geschwindigkeit und somit der Luftwiderstand am Berg kleiner.
INTERVIEW: PATRICK REICHELT