Treten Sie schneller oder stärker in die Pedale!

Beim Fahrradfahren ist es wichtig, unabhängig davon, ob die Straße bergauf oder waagerecht ist, eine bestimmte Trittfrequenz (auch Trittfrequenz genannt) beizubehalten. Um die Kraft vom Pedal auf die Räder zu übertragen, ist der Einsatz von Gängen erforderlich.

An einem Fahrrad gibt es an zwei Stellen Gänge. Das erste ist mit dem Pedal verbunden und wird Kettenblatt genannt. Die zweite Stelle ist mit dem Hinterreifen verbunden und wird als hinteres Zahnrad oder Kettenrad bezeichnet. Die Zahnräder sind durch eine Kette verbunden. Die Kette überträgt die am Pedal ausgeübte Kraft auf die Räder. Dabei entsteht ein mechanischer Vorteil, der auf der Größe der mit den Pedalen (vordere Kassette) und Rädern (hintere Kassette) verbundenen Zahnräder basiert.

Es gibt verschiedene Fahrräder mit unterschiedlicher Anzahl an Gängen, sogenannten Kettenblättern und Ritzel. Bei einem Fahrrad mit einer Gangschaltung bleibt der mechanische Übersetzungsunterschied konstant – die Gänge eines Fahrrads mit einer Gangschaltung ändern sich nicht, unabhängig davon, ob die Person auf einer ebenen Straße oder auf einem Hügel in die Pedale tritt. Dies bedeutet, dass die Person, die in die Pedale tritt, die gesamte Anstrengung auf ihre Beine verlagern muss, um Hügel zu erklimmen oder viel schneller zu fahren.

Bei einem Fahrrad mit mehreren Gängen kann der Fahrer die gleiche Trittgeschwindigkeit beibehalten und so seinen mechanischen Vorteil anpassen, um unterschiedliche Ergebnisse zu erzielen. Dadurch kann der Fahrer Hügel erklimmen oder schneller fahren, ohne seine Trittgeschwindigkeit zu ändern.

Ein Fahrrad mit mehreren Gängen bietet viele Möglichkeiten, den mechanischen Vorteil zu Ihrem persönlichen Vorteil zu nutzen. Ein Fahrrad im Stillstand würde eine Gangkombination benötigen, die für mehr Drehmoment (Drehkraft) geeignet ist, um aus dem Stand zu beschleunigen oder einen großen Hügel zu erklimmen. Ein mechanischer Drehmomentvorteil (mehr Drehkraft) wird erreicht, wenn ein kleineres Zahnrad ein größeres Zahnrad antreibt. Bei einem Fahrrad geschieht dies, wenn die kleinste vordere Kettenblattgröße mit dem größten hinteren Zahnrad oder Ritzel gepaart ist. Ein auf Drehmoment ausgelegtes Fahrrad lässt sich allerdings nicht besonders schnell fortbewegen.

Umgekehrt muss ein Fahrrad, das bereits in Bewegung ist und eine hohe Geschwindigkeit erreichen möchte, eine auf mehr Geschwindigkeit (Bewegungsgeschwindigkeit) abgestimmte Gangkombination verwenden, um eine hohe Geschwindigkeit zu erreichen, ohne hunderte Male pro Minute in die Pedale treten zu müssen. Ein mechanischer Geschwindigkeitsvorteil wird erreicht, wenn ein größeres Zahnrad ein kleineres Zahnrad antreibt. Bei einem Fahrrad geschieht dies, wenn die größte vordere Kettenblattgröße mit dem kleinsten hinteren Zahnrad oder Ritzel gepaart ist.

Durch den mechanischen Vorteil beim Radfahren können Fahrer die eingesetzte Energie optimal nutzen. Ein mechanischer Vorteil kann in vielen verschiedenen Situationen genutzt werden und ist beispielsweise beim Entwurf eines Roboters für einen Wettkampf wünschenswert.