De fiets in getallen

Alle tools in één oogopslag

De fiets is een verbluffend eerlijke machine. Trap je één omwenteling, dan draait het achterwiel rond volgens de verhouding tussen de tanden van kettingblad en tandwiel, en kom je per wielomwenteling de omtrek van het wiel vooruit. Bergop voelen je benen zwaar omdat de zwaartekracht je terugtrekt met je gewicht maal de sinus van de helling, en boven de 30 km/h raak je buiten adem omdat het vermogen om de luchtweerstand te overwinnen toeneemt met de derde macht van de snelheid. De calculators in dit hoofdstuk passen precies die eenvoudige, eerlijke natuurkunde toe op jouw fiets en jouw lichaam.

Onder elke calculator vind je de gebruikte formule, hoe je de uitkomst leest en hoe je de getallen in de praktijk kunt gebruiken. De uitkomst is een vertrekpunt, geen absolute waarheid. Dezelfde bandenspanning voelt anders per bandenmerk en binnenbreedte van de velg, en hetzelfde geschatte calorieverbruik wijkt in werkelijkheid af door lichaamssamenstelling en efficiëntie. Gebruik de getallen als basislijn en stel fijn af op wat je lichaam voelt: zo haal je het meeste uit de calculators. Wat je invult, wordt nergens naartoe gestuurd; alle berekeningen gebeuren uitsluitend in je eigen browser.

Calculator overbrenging & snelheid

Versnellingen zijn de manier waarop de fiets je benen begrijpt. Je benen leveren het efficiëntst kracht bij zo'n 80–100 omwentelingen per minuut, maar helling en wind veranderen voortdurend. De derailleur overbrugt dat verschil door de combinatie van kettingblad voor en tandwiel achter te veranderen, zodat je bij dezelfde trapfrequentie (cadans) een andere snelheid haalt. Vul in de calculator hieronder je kettingbladen, cassette, wielmaat en cadans in en je ziet de snelheid van alle versnellingscombinaties in één grafiek en tabel.

Rekenprincipe: van overbrenging naar snelheid

Elke berekening begint bij de overbrengingsverhouding: het aantal tanden van het kettingblad gedeeld door dat van het tandwiel. Met een kettingblad van 50T en een tandwiel van 25T is dat 2,0: per pedaalomwenteling draait het achterwiel twee keer rond. Vermenigvuldig je dat met de wielomtrek, dan krijg je de afstand die de fiets per pedaalomwenteling aflegt, de ontwikkeling (development). Een 700×28c-band heeft een omtrek van ongeveer 2.136 mm, dus bij een verhouding van 2,0 leg je per omwenteling zo'n 4,27 m af. Vermenigvuldig de ontwikkeling ten slotte met de cadans en 60 voor de afstand per uur, en deel door 1.000 voor de snelheid in km/h.

Snelheid (km/h) = (kettingblad ÷ tandwiel) × wielomtrek (m) × cadans (rpm) × 60 ÷ 1000

De gear inch is een maat die in het Engelse taalgebied al lang wordt gebruikt: de overbrengingsverhouding maal de wieldiameter in inch. Het is een overblijfsel uit de tijd van de hoge bi (penny-farthing), toen er nog geen kettingaandrijving was en de diameter van het voorwiel de versnelling wás. Een gear inch van 30 voelt dus even zwaar als het direct aandrijven van een hoge bi met een wiel van 30 inch. Algemeen geldt: 25 of lager is een heel lichte versnelling waarmee je ook steile bergpaden op komt, boven 100 een zware versnelling voor hoge snelheden op vlak terrein of in afdalingen. In Frankrijk en op het Europese vasteland wordt vaker de ontwikkeling (m) gebruikt dan de gear inch.

De grafiek lezen: overlap, sprongen en cross-chaining

Waar de horizontale lijnen van de kettingbladen in de grafiek overlappen, zit een overlapgebied: je kunt daar een vergelijkbare snelheid rijden zonder voor te schakelen. Een 2×11-aandrijving heeft in theorie 22 combinaties, maar in werkelijkheid verschillen maar 13–15 versnellingen onderling 3% of meer. Het 'effectieve aantal' in de calculator zet alle combinaties zonder cross-chaining op volgorde van overbrenging en telt alleen die mee die minstens 3% van de vorige verschillen.

De afstand tussen punten op dezelfde rij is de sprong tussen versnellingen. Zijn de stappen klein, zoals 11-12-13 met telkens 1T, dan verandert je cadans bij het schakelen maar 7–8% en blijf je in je ritme. Bij een cassette met een groot bereik zoals 10-51 zijn de sprongen aan de kant van de grote tandwielen 15–20%, waardoor één versnelling bergop ineens een heel ander gevoel in je benen geeft. Groot bereik en kleine sprongen gaan ten koste van elkaar; daarom kiezen racefietsen voor 2×-aandrijving en mountainbikes voor 1×.

Cross-chaining is de combinatie van het grote kettingblad met het grootste tandwiel, of het kleine kettingblad met het kleinste tandwiel. De ketting loopt dan schuin en gedraaid, wat meer geluid en wrijving geeft, ketting en tandwielen sneller laat slijten en de ketting soms tegen de kooi van de voorderailleur laat lopen. Bij twee of meer kettingbladen markeert de calculator de twee buitenste tandwielen aan beide kanten als cross-chaining. Die combinaties kun je meestal vervangen door een rechtere combinatie op het andere kettingblad; zoek in de grafiek het alternatief. Bij 1×-aandrijving tonen we ze niet, omdat de kettinglijn daarop is ontworpen, maar ook daar geldt dat de buitenste versnellingen bij langdurig gebruik sneller slijten.

Calculator bandenspanning

Bandenspanning is de krachtigste tuningmogelijkheid die er is: ze kost niets en verandert tegelijk comfort, snelheid, grip en lekbestendigheid. Vroeger pompte men een 23 mm-band vaak op tot 120 psi in de overtuiging dat 'harder sneller is', maar inmiddels is uit tests algemeen bekend dat je op echte wegen juist langzamer gaat als je boven een bepaald niveau oppompt, omdat er energie weglekt via trillingen. De calculator hieronder schat aan de hand van je gewicht, de bandbreedte en het wegdek een startwaarde voor voor- en achterband.

Rekenprincipe: 15% bandindrukking

Deze calculator is gebaseerd op het principe van 15% indrukking (tire drop) dat de Amerikaanse fietstechnische auteur Frank Berto op basis van meetgegevens opstelde. Het idee: de spanning waarbij de band onder je gewicht ongeveer 15% van zijn hoogte inzakt, is het evenwichtspunt tussen rolweerstand, comfort en bescherming van de velg. De last die een band draagt, is ongeveer spanning × contactoppervlak, en een brede band heeft bij dezelfde indrukking een groter contactoppervlak, waardoor hij hetzelfde gewicht met een veel lagere spanning draagt. De calculator verdeelt het totaalgewicht (renner + fiets + bagage) volgens de gangbare gewichtsverdeling in race- en gravelhouding, 46% voor en 54% achter, en berekent de basiswaarde met een benaderingsformule die evenredig is met de last per wiel en omgekeerd evenredig met de bandbreedte tot de macht ca. 1,55.

Daarop worden een paar correcties toegepast. Bij tubeless verlagen we ongeveer 8%, omdat er geen snakebites zijn (waarbij de binnenband tussen velg en obstakel wordt afgeknepen) en er minder interne wrijving is. Op een ruwe weg verlagen we 6%, op gravel 14% en offroad zo'n 20%, zodat de band oneffenheden opslokt; op nat wegdek gaat er nog eens 5% af om het contactoppervlak te vergroten. Deze correctiefactoren zijn gemiddelde waarden, gebaseerd op de trends in de spanningstabellen die SRAM/Zipp, SILCA en diverse bandenfabrikanten publiceren.

De uitkomst gebruiken, en de veiligheidsgrenzen

Het getal dat eruit komt is een startpunt. Rijd eerst een paar keer met de berekende waarde. Voel je oneffenheden hard doorkomen in je handen en zitvlak, verlaag dan in stappen van 2–3 psi; voelt de band in bochten sponzig aan of voel je de velg de grond raken, verhoog dan. Het bereik van ±5% in het resultaatvak is de zone waarin de meeste mensen tevreden zijn. Meetinstrumenten wijken onderling flink af – twee pompmeters die meer dan 5 psi verschillen is heel gewoon –, dus kies één meter en gebruik die consequent; dat is belangrijker dan het getal zelf.

Calculator calorieën & vermogen

Fietsen is een sport waarbij je gewicht op het zadel rust, waardoor je gewrichten weinig belast worden, terwijl je urenlang veel energie kunt verbruiken. Maar hoeveel heb je in een uur fietsen nu echt verbrand? Deze calculator schat je calorieverbruik op basis van je gemiddelde snelheid of het gemiddelde vermogen van je vermogensmeter, en zet dat getal om in herkenbaar eten.

Rekenprincipe: waarom kJ en kcal bijna gelijk zijn

Het getal op een vermogensmeter is de mechanische arbeid die je op de pedalen levert. Rijd je een uur met gemiddeld 150 W, dan heb je 150J/s × 3.600 s = 540 kJ arbeid verricht. Je lichaam gebruikt echter maar een deel van de chemische energie uit voedsel om de pedalen rond te krijgen; de rest gaat verloren als warmte. Bij fietsen ligt dit bruto rendement (gross efficiency) meestal tussen 20 en 25%. Neem je 24%, dan heb je in werkelijkheid 540 ÷ 0,24 = 2.250 kJ verbruikt, en omdat 1 kcal = 4,184 kJ is dat ongeveer 538 kcal. Doordat het rendement van 24% en de omrekenfactor 4,184 elkaar vrijwel opheffen, is de handige vuistregel "bij fietsen geldt kJ ≈ kcal" ontstaan.

In de modus gemiddelde snelheid schatten we eerst met een natuurkundig model (dezelfde formule als de vermogenssimulator in de volgende sectie) welk gemiddeld vermogen nodig is om die snelheid vast te houden. We gaan uit van een fiets van 10 kg, een comfortabele recreatieve houding (CdA 0,45) en gewoon asfalt (Crr 0,006), en tellen er 15% bij op voor optrekken en afremmen, wind en wisselend wegdek op echte wegen. De equivalente helling bij 'type parcours' drukt het deel van de klimenergie dat je in de afdaling niet terugkrijgt (remmen, luchtweerstand bij hogere snelheid) uit als gemiddelde helling. Door wachten voor verkeerslichten, optrekken en wind kan het resultaat bij hetzelfde gemiddelde afwijken van wat een vermogensmeter aangeeft; heb je een vermogensmeter, dan is de vermogensmodus veel nauwkeuriger.

De MET-methode die ter vergelijking wordt getoond, gebruikt de waarden voor metabool equivalent uit het Amerikaanse 'Compendium of Physical Activities'. Per snelheidsbereik geldt een vaste waarde – 16–19 km/h is 6,8 MET, 19–22,5 km/h 8,0 MET, 22,5–25,5 km/h 10,0 MET –, die je vermenigvuldigt met je gewicht (kg) en tijd (h). Eenvoudig, maar zonder rekening te houden met helling en wind, en op de grenzen tussen de snelheidsbereiken springt de waarde trapsgewijs. MET-waarden bevatten bovendien het rustmetabolisme dat je ook zonder bewegen verbruikt, en omdat ze gebaseerd zijn op labmetingen vallen ze bij gewone recreatieve ritten vaak wat hoog uit. Zie de twee waarden daarom als onder- en bovengrens; het werkelijke verbruik ligt meestal ergens daartussen.

Simulator benodigd vermogen

Als een fiets vooruitgaat, vechten de benen van de renner tegen drie tegenstanders: de rolweerstand doordat de band op het wegdek vervormt, de zwaartekracht die je bergop terugtrekt, en de luchtweerstand die lichaam en fiets moeten wegduwen. Daarbij komen nog de aandrijvingsverliezen in ketting en lagers. Met deze simulator verander je houding, helling, snelheid, gewicht en wind, en zie je hoeveel vermogen elke weerstand opslokt.

Gebruikte formule

P = ( Crr·m·g·cosθ + m·g·sinθ + ½·ρ·CdA·v_a² ) · v ÷ η

Hierin is m de gezamenlijke massa van renner en fiets (kg), g de valversnelling 9,81 m/s², θ de hellingshoek (de arctangens van helling % ÷ 100), v de snelheid ten opzichte van de grond (m/s) en v_a de snelheid ten opzichte van de lucht, inclusief wind. ρ is de luchtdichtheid; we gebruiken 1,2 kg/m³ (zeeniveau, ca. 20 ℃). η is het rendement van de aandrijving; we gaan uit van 97%, een gangbare waarde voor een schone, goed onderhouden kettingaandrijving. Met andere woorden: ongeveer 3% van het vermogen dat naar het wiel moet, gaat als warmte verloren in ketting en lagers.

CdA is de luchtweerstandscoëfficiënt (Cd) maal het frontale oppervlak (A) en geeft aan hoe 'breed' je in de lucht staat. Een rechtopzittende stadsfietshouding is 0,5–0,6 m², op een racefiets met je handen op de hoods ongeveer 0,32–0,40 m², gebogen met je handen in de beugel 0,28–0,32 m², en een tijdrithouding op een aerobar zo'n 0,20–0,25 m². Daarom schaven profs urenlang in de windtunnel aan hun houding. Op vlak terrein bij 40 km/h gaat meer dan 80% van al je vermogen naar luchtweerstand, dus met slechts 10% minder CdA ga je met hetzelfde vermogen merkbaar sneller.

Wat de getallen je vertellen

Speel met de schuifregelaars en een paar wetmatigheden worden zichtbaar. Ten eerste: op vlak terrein domineert de luchtweerstand. Verdubbelt je snelheid, dan wordt de 'kracht' van de luchtweerstand vier keer zo groot en het 'vermogen' om die te overwinnen acht keer. Daarom kost het veel meer extra vermogen om van 30 naar 40 km/h te gaan dan van 20 naar 30 km/h. Ten tweede: bergop domineert de zwaartekracht. Klim je een helling van 7% op met 12 km/h, dan is de luchtweerstand maar enkele tientallen watt, terwijl de zwaartekracht honderden watt vraagt. Bergop is vermogen per kilo lichaamsgewicht (W/kg) dus belangrijker dan je houding, en voelt 1 kg fietsgewicht zwaarder dan op vlak terrein.

Ten derde: tegenwind is genadelozer dan je denkt. Rijd je 25 km/h tegen een wind van 15 km/h in, dan is dat voor de lucht hetzelfde als 40 km/h rijden. Hetzelfde principe zorgt ervoor dat renners in een peloton in de luwte van hun voorganger (drafting) 20–30% of meer vermogen besparen. De 'equivalente snelheid vlak en windstil' in het resultaatvak is de snelheid die je zou halen als je je huidige vermogen op een vlakke weg zonder wind zou leveren; handig om in te schatten hoe zwaar je inspanning bergop of in de tegenwind is, uitgedrukt in vlakke kilometers.

Snelle calculator framemaat & zadelhoogte

Een fiets die niet past, zit ongemakkelijk, hoe duur hij ook is. Is het frame te groot, dan staat het stuur te ver weg en krijg je last van rug en nek; is het te klein, dan voelt het benauwd en komen je knieën bijna tegen het stuur. De calculator hieronder geeft alleen op basis van je lengte en binnenbeenlengte een startpunt voor framemaat en zadelhoogte. Meetmethoden en de fijne afstelling worden uitgebreid behandeld in hoofdstuk 04 Montage & afstelling.

Voor de zadelhoogte gebruiken we de formule binnenbeenlengte × 0,883, bekend gemaakt door Greg LeMond. Dat is de afstand van het midden van de trapas tot de bovenkant van het zadel, gemeten langs de zitbuis. De 109%-methode die ernaast staat, zet de afstand van de pedaalas in de onderste stand tot de bovenkant van het zadel op 109% van je binnenbeenlengte. Beide zijn ervaringsformules uitgaande van een cranklengte van 170–172,5 mm. Stel de fiets in op basis van de uitkomst en controleer dan of je knie in de onderste pedaalstand zo'n 25–35 graden gebogen is. Verplaats het zadel steeds maximaal 5 mm per keer; dat is het veiligst voor je gewrichten.

Elke fabrikant meet framematen anders, dus ook een '54' kan in werkelijkheid verschillen. We tonen ook de traditionele omrekeningen – binnenbeenlengte × 0,665 (cm) voor race en binnenbeenlengte (cm) × 0,226 (inch) voor MTB –, maar tegenwoordig vergelijk je nauwkeuriger op stack en reach dan op zitbuislengte. Zit je tussen twee maten in, dan kies je meestal de kleinere als je lenig bent en een sportieve houding wilt, en de grotere als je comfort zoekt. Een proefrit in de winkel geeft de meeste zekerheid.

Calculator kettinglengte & vervangmoment

Nieuwe kettingen worden meestal geleverd met een lengte van 112–126 schakels en moeten op maat voor je fiets worden ingekort. Is de ketting te kort, dan wordt de achterderailleur bij de combinatie groot kettingblad en groot tandwiel uitgerekt en kunnen het derailleurpad of het frame beschadigd raken; is hij te lang, dan hangt hij in de kleine versnellingen slap en springt of loopt hij eraf. Bovendien wordt een ketting met gebruik langer doordat pennen en rollen slijten. Die 'rek' op tijd signaleren is het geheim om lang met je cassette en kettingbladen te doen.

Formule kettinglengte

L (inch) = 2 × C + F ÷ 4 + R ÷ 4 + 1

C is de lengte van de liggende achtervork (inch), F het aantal tanden van het grootste kettingblad en R het aantal tanden van het grootste tandwiel. De steek van een ketting (de afstand tussen twee pennen) is 1/2 inch, dus per tand is 1/2 inch ketting nodig. De ketting loopt om ongeveer de helft van het kettingblad en de helft van het tandwiel, dus de omslingerde lengte is (aantal tanden ÷ 2) × 1/2 inch, oftewel aantal tanden ÷ 4 inch. De bovenste en onderste part die voor en achter verbinden, zijn samen tweemaal de lengte van de liggende achtervork, en de laatste 1 inch is speling voor de wieltjes van de achterderailleur. De uitkomst wordt naar boven afgerond op hele inches (= 2 schakels), zodat je een even aantal schakels krijgt. Een ketting bestaat namelijk afwisselend uit binnen- en buitenschakels, dus voor een gewone kettingsluiting heb je een even aantal nodig.

Deze formule wordt veel gebruikt in de werkplaatswereld, onder meer door Park Tool, en geeft bij een gewone 2×-race- of gravelaandrijving vrijwel hetzelfde resultaat als de praktijkmethode 'over de twee grootste tandwielen leggen en 2 schakels toevoegen'. Bij moderne 1×-MTB-aandrijvingen met zeer grote tandwielen zoals 10-51T of 10-52T, en bij volledig geveerde frames (waarbij de liggende achtervork effectief langer wordt als de vering inveert), volg je de specifieke methode van de fabrikant. SRAM Eagle schrijft bijvoorbeeld voor om de ketting over het kettingblad en het grootste tandwiel te leggen (zonder door de derailleur) en op het punt waar hij overlapt een vast aantal schakels toe te voegen. Houd de handleiding van de fabrikant altijd als uiteindelijke maatstaf aan.

Vervangmoment: 0,5% en 0,75%

Dat een ketting 'rekt', betekent niet dat het metaal uitrekt, maar dat pennen en busjes slijten en de speling tussen de schakels oploopt. Een uitgerekte ketting valt niet meer precies tussen de tanden en begint ze weg te vreten. Meestal wordt aangeraden de ketting te vervangen bij 0,5% rek voor aandrijvingen met 11 versnellingen of meer en bij 0,75% voor 10 versnellingen of minder. Vervang je op dat moment alleen de ketting, dan gaan cassette en kettingbladen mee voor twee à drie kettingen. Laat je het oplopen tot bijna 1%, dan slijten ook de tanden, zodat zelfs een nieuwe ketting 'overslaat' (skippen) als je hard trapt, en moet de cassette ook worden vervangen. Afhankelijk van het onderhoud gaat een ketting gewoonlijk zo'n 3.000–8.000 km mee, maar rijd je vaak in de regen of over onverharde paden, dan slijt hij veel sneller; maak er dus een gewoonte van hem elke 1.000 km met een kettingslijtagemeter te controleren.

Snelle quiz: welke fiets past bij jou?

In een fietsenwinkel staan racefietsen, gravelbikes, hybrides, mountainbikes, vouwfietsen en e-bikes naast elkaar. Belangrijker dan de vraag welke 'de beste' is, is de vraag: 'Waar, waarvoor en hoeveel ga ik rijden?' Beantwoord vijf vragen en we raden het fietstype aan dat het best bij je leefstijl past. De kenmerken van elk type lees je in hoofdstuk 02 Fietstypen.

Eenheden omrekenen & afstand voorspellen op basis van gemiddelde

In de fietswereld lopen de eenheden door elkaar. Bandenspanning staat in Amerikaanse psi en Europese bar, wielmaten in inch (29 inch) en millimeter (700c, ETRTO 622), en internationale fietsapps en wedstrijduitslagen tonen vaak mijlen. In de omrekentool hieronder verandert de andere kant direct, in welk vak je ook een getal invult. Ter referentie: 1 bar is ongeveer 14,5 psi, 1 inch is precies 25,4 mm en 1 mijl is 1,609 km.

De meest gemaakte fout bij het voorspellen van afstanden is de 'gemiddelde snelheid' van je fietscomputer toepassen op de totale tijd van vertrek tot aankomst. De meeste apparaten berekenen het gemiddelde alleen over de tijd dat je in beweging bent, zonder stilstand. Met een gemiddelde van 25 km/h ben je voor 100 km dus niet in 4 uur binnen. Tel je stops bij de supermarkt, wachten voor verkeerslichten en fotomomenten op, dan loopt de totale tijd al snel 20–30% op. Neem bij het plannen van lange ritten ruim pauzetijd mee en controleer ook hoe laat de zon ondergaat en waar je laatste bevoorradingspunt is. Reken ook met een gemiddelde dat 10–15% lager ligt dan normaal: op een lange route nemen vermoeidheid en wind in het tweede deel toe.

Veelgestelde vragen