math schreef:Moderne smartphones zijn goede dataloggers. Zou je een magneetje op een spaak zetten en een oude wielsensor provisorisch monteren, dan kun je vrij secuur de omwentelingstijd meten. Uit de verandering in draaisnelheid zijn de onbelaste wrijvingsweerstanden, zoals lagerwrijving, luchtwrijving en eventueel aanlopen van schijfremmen, te kwantificeren. Ik ben er zeker van dat ik hiermee testkees de oren kan wassen.
De resultaten hebben even op zich laten wachten. De smartphone bleek een doodlopende weg. Weliswaar kun je via de microfooningang een signaal binnenhalen, maar het leverde erg grote datafiles. Ik kon geen geschikte app vinden waarmee ik die snel kon reduceren. Daarom maar de conventionele weg ingeslagen met een externe datalogger aangesloten op de USB-bus van een notebook computer.
De methode om de wrijvingskrachten aan vrij draaiende wielen te meten is bedacht en getest door John Swanson, zie
http://www.bikephysics.com/paper.htm . Je monteert een magneetje op een spaak en een sensor (met draad) op de voorvork of staande achtervork. Verder nog een batterij als voeding
in serie. Elke keer als de magneet de sensor (reed-relais) passeert, krijg je even een spanningspiek van de batterij. De rest van de tijd is de spanning vrijwel nul. Met een DATAQ DI-145 logger via de USB bus aangesloten op een notebook heb je een soort scoop waarmee je de piekjes kunt volgen. De DI-145 kan 240 metingen per seconde binnenhalen. Dat is voor deze vergelijking ruim voldoende.
Je kunt de primaire datafile, typische grootte 10.000 getallen, snel terugbrengen tot de tijden van 100-150 wielomwentelingen. Hieruit kan de hoeksnelheid en de hoekversnelling berekend worden.
In afwijking van John Swanson heb ik de hoeksnelheid en hoekversnelling niet bepaald door numerieke differentiatie, maar door een hoge graad polynoom te fitten aan de omwentelingen en deze analytisch gedifferentieerd. Dat is voor een polynoom eenvoudig.
Zoals Swanson uitlegt, moet je voor een vergelijking van verschillende wielen het massatraagheidsmoment van het wiel kennen. Dat is de massa gewogen naar de afstand van de massa tot de wielas. Hij heeft daar een slimme methode voor bedacht, met enkele extra velglinten, waarbij hij dezelfde meetopstelling kan benutten. Er zijn ook andere methoden, zoals met een pendel
in een horizontaal vlak (zie
http://www.youtube.com/watch?v=63mLdUaN7HU ). Voor de vraag of remblokjes aanlopen vergelijk je steeds hetzelfde wiel. Daarom heb ik de bepaling van het massatraagheidmoment hier achterwege gelaten.
Nu de resultaten. Ik heb aan een 29-inch achterwiel van DTSwiss gemeten, met cassette en Specialized 29x2.10 band. De rem is een Avid Elixer hydraulische schijfrem. De remklauw is vooraf niet opnieuw gecentreerd, maar stond zoals na terugkomst van een lange fietsreis vorig jaar. Er is 5 keer na elkaar gemeten met remblokjes. Tussen de metingen heb ik steeds opnieuw krachtig geremd. Daarna heb ik de remblokjes verwijderd uit de remklauw en opnieuw 5 keer gemeten. Uit de curves berekende ik de hoekversnelling bij hoeksnelheid 10 rad/sec. Deze hoeksnelheid correspondeert met ongeveer 12 km/h. Dan is de luchtwrijving nog relatief klein. De hoekversnelling is natuurlijk negatief omdat het wiel steeds langzamer gaat draaien. Hoe minder groot het getal, hoe beter. Gemiddelden van de 5 metingen:
- met remblokjes : -0.274 rad/sec^2 (standaardafwijking : 0.001)
- zonder remblokjes : -0.277 rad/sec^2 (standaardafwijking : 0.003)
Conclusie : geen verschil ; remblokjes lopen niet aan.
Omdat ik dacht dat een plastic SKF spatbordje, dat je aan de zadelpen vastmaakt en ca. 1 cm boven de band hangt, wel extra luchtwrijving zou veroorzaken, heb ik nog eens 5 keer gemeten met spatbordje.
- zonder remblokjes, met spatbordje : -0.272 rad/sec^2 (standaardafwijking 0.008).
Conclusie : spatbordje maakt ook geen verschil
in wrijving.
Ik zoek en zoek maar kan niks vinden. 
