🔍 Das Fahrrad und seine Teile
Tippe auf eine Nummer oder unten auf einen Namen. Du erfährst, wie das Teil heißt, wozu es da ist und wie du es pflegst.
⚙️ So funktioniert die Gangschaltung
Schritt für Schritt: vom Pedal über die Kette bis zum Hinterrad. Mit „Weiter“ geht es zum nächsten Schritt.
🧠 Merkkarte: leichter oder schwerer Gang?
🛠️ Sicher und gepflegt
Ein Fahrrad ist nur so gut wie seine Pflege. Das prüfst du regelmäßig – und das verlangt das Gesetz in Österreich (Fahrradverordnung).
🚲 Schalten und fahren
Stell den Berg steil, drück auf „Treten“ und schalte hinten auf das große Zahnrad. Was passiert mit deinen Tritten?
Kettenblatt × Ritzel: Wähle vorne und hinten, stell Steigung, Trittfrequenz und Radgröße ein. Alle Werte rechnen mit.
📏 Was passiert bei einer Tritt-Runde?📏 Übersetzung und Tempo
🦵 Wie schwer ist jeder Tritt?🦵 Kraft am Pedal
💡 Warum geht das?
Was macht die Kette? Sie verbindet das Zahnrad bei den Pedalen mit dem Zahnrad am Hinterrad. Jeder Zahn vorne zieht die Kette um ein Glied weiter – hinten wird genau ein Zahn weitergedreht. Ein großes Zahnrad hinten dreht sich langsam, ein kleines dreht sich schnell.
Wie eine Rampe statt einer Treppe: Hinauf musst du immer gleich hoch. Mit dem leichten Gang nimmst du den langen, flachen Weg: viele kleine Schritte statt weniger großer. Schau dir dazu den Reiter Kraft & Steigung an.
Übersetzung: Die Kette läuft über beide Zahnräder gleich schnell. Dreht sich das Kettenblatt einmal, zieht es zv Kettenglieder weiter. Das Ritzel hat zh Zähne, es dreht sich also zv : zh-mal. Das ist die Übersetzung i. Übersetzung × Radumfang ergibt den Weg je Kurbelumdrehung (Entfaltung).
Hebel: Die Kette zieht am Ritzel. Ein großes Ritzel ist ein langer Hebel: Dieselbe Kettenkraft dreht das Hinterrad stärker. Bergauf braucht das Hinterrad viel Drehwirkung – mit großem Ritzel reicht dafür eine kleinere Kraft am Pedal.
📊 Alle Gänge: schnell oder leicht?📊 Alle 22 Gänge: Kraft am Pedal gegen Tempo
Jeder Punkt ist ein Gang. Oben ist es schwer, rechts bist du schnell. Tipp auf einen Punkt, dann schaltest du.Bei der gewählten Steigung und Trittfrequenz. Die gestrichelte Linie ist eine Kraft, die man lange treten kann (etwa 250 N). Punkt antippen = schalten.
⚙️ Zahnräder und Kette
Stell die Zähne vorne und hinten ein und dreh. Zähle mit: Wie oft dreht sich das hintere Zahnrad, wenn sich das vordere einmal dreht? Die roten Zähne helfen beim Zählen.
📐 Gleich hoch – aber ganz anders anstrengend
Eine Kiste soll auf die Rampe hinauf. Ist die Rampe kurz und steil, musst du fest schieben. Ist sie lang und flach, geht es leicht – du musst nur weiter gehen. Oben ist die Kiste immer gleich hoch. Genau das macht der leichte Gang am Fahrrad.
Die Hubarbeit W = m · g · h hängt nur von der Höhe ab. Eine lange, flache Rampe verteilt sie auf einen langen Weg mit kleiner Kraft, eine steile Rampe auf einen kurzen Weg mit großer Kraft. Kraft × Weg bleibt gleich (goldene Regel der Mechanik).
📦 Kiste 20 kg · 1 m hoch
Beim Fahrrad ist jeder Tritt ein Schritt die Rampe hinauf. Leichter Gang = lange Rampe = viele leichte Tritte.
🚲 Und beim Fahrrad? Ein Hügel, 10 m hoch🚲 Am Fahrrad: 10 m Höhe auf 125 m Strecke (8 %)
Wie oft musst du treten – und wie schwer ist jeder Tritt? Die gelbe Zeile ist dein Gang aus dem Labor.Ohne Reibung und Luftwiderstand gerechnet (m = 80 kg). Die Füße legen je Kurbelumdrehung 2 · π · l = 1,07 m zurück. Gelb: dein Gang aus dem Labor.
🔧 Ritzel und Kurbel sind Hebel
Probier es mit einer Tür: Drückst du ganz außen beim Griff, geht sie leicht auf. Drückst du nah an der Angel, brauchst du viel Kraft. Die Kette zieht am Ritzel wie deine Hand an der Tür: Am großen Ritzel zieht sie weit außen – das Rad dreht sich leichter.
Die Kettenkraft FK greift am Radius rh des Ritzels an: MR = FK · rh. Doppelter Radius → doppeltes Drehmoment bei gleicher Kettenkraft. Vorne ist es umgekehrt: Das Pedal (Hebelarm l = 17 cm) erzeugt MK = FPedal · l, das kleine Kettenblatt macht daraus eine größere Kettenkraft FK = MK : rv.
🏁 Welchen Gang wählst du?
Wähle eine Strecke und schalte vorne und hinten. Dann Los! – und schau, ob du gut vorankommst. Du schaffst ungefähr so viel Kraft, wie wenn du 25 kg in die Pedale drückst.Deine Dauerkraft am Pedal: 250 N.
📇 Formelkarten
Jede Formel mit ihren Größen und einer kleinen Zeichnung. Die Formeln brauchst du im Rechner und beim Üben.
🧮 Rechner mit Rechenweg
Wähle, was du rechnen willst, und gib die Zahlen ein. Der Rechner zeigt jeden Schritt.
🏷️ Zuordnen
✏️ Üben
⭐ Quiz
👩🏫 Für Lehrkräfte
- Stundenablauf (50 min): Einstieg ~5 min mit einem echten Fahrrad (umgedreht, Kreidestrich am Reifen): Einmal die Kurbel drehen – wie oft dreht sich das Hinterrad? In zwei Gängen vergleichen. Erarbeitung ~15 min:
#entdecken(Bauteile, „So funktioniert die Gangschaltung“), dann#laboram Beamer: Steigung hoch, leichter und schwerer schalten, Zähler mitzählen. Übung ~20 min in Partnerarbeit:#zuordnenund#uebenje nach Stufe, Rechenstarke im#rechner. Sicherung ~5–10 min:#quizoder ein Blatt (Knopf „Blätter“). - Folgestunden:
#kraftmit Treppe & Rampe (goldene Regel der Mechanik), Hebel und Gang-Challenge; Zahnräder mit Kette und ineinandergreifend im#labor(Drehrichtung); Pflege und Verkehrssicherheit (Fahrradverordnung) als Verbindung zur Radfahrprüfung. - Differenzierung: ★ Bauteile, leichter oder schwerer Gang, Kette und Zahnräder, ganzzahlige Übersetzungen (4. Schulstufe). ★★ Übersetzung i = zv : zh mit Kommazahlen, Weg je Kurbelumdrehung, Gänge zählen, Schaltwerk und Umwerfer, Rampe (6.–7. Schulstufe, Kraftwandler). ★★★ Geschwindigkeit aus Trittfrequenz, Kurbelumdrehungen für eine Strecke, Drehmoment M = F · r, Arbeit und Leistung, Luftwiderstand (7.–8. Schulstufe). Jede Stufe merkt sich ihren Bestwert auf dem Gerät.
- Typische Fehlvorstellungen: „Die Kette macht Kraft“ – sie überträgt nur die Drehung. „Im leichten Gang ist der Berg leichter zu schaffen, weil man weniger Arbeit braucht“ – die Arbeit m · g · h bleibt gleich, nur die Kraft je Tritt sinkt. „Großes Zahnrad = schwerer Gang“ – gilt vorne, hinten ist es umgekehrt. „Übersetzung = Zähne hinten : Zähne vorne“.
- Modell: reibungsfreier Antrieb, mittlere Pedalkraft senkrecht zur Kurbel, 80 kg Fahrer mit Rad, Kurbel 17 cm, Radumfang je nach Radgröße (28″: 2,10 m). Zahnräder in den Zeichnungen vergrößert. In den Rechenaufgaben gilt g ≈ 10 N/kg.
- Lehrplanbezug: Sachunterricht 3./4. Schulstufe, Technik: einfache Maschinen, Zahnräder und Übertragung am Fahrrad; Physik Mittelschule: Kraftwandler (Hebel, Zahnrad, schiefe Ebene), goldene Regel der Mechanik, Drehmoment, Arbeit, Energie und Leistung; Verkehrserziehung (verkehrssicheres Fahrrad).
- Direkt in einen Bereich springen:
#entdecken,#labor,#kraft,#rechner,#zuordnen,#uebenoder#quizan die Adresse hängen.