Fahrende Autos leichter?

Wissenschaft Physik
#1

Hi

Ich saß heute in der Fahrschule (Vortrag Technik 1) und es ereignete sich folgender Disput mit dem Vortragenden:

  • Der Vortragende erklärt: Das Verhältnis von Bremsweg und Geschwindigkeit ist quadratisch weil das Auto bei höhere Geschwindigkeit leichter ist.

Da das aber im absoluten Widerspruch zu meiner 5jährigen Mechanik-Ausbildung stand (wie kann die Gewichtskraft eines fahrenden Autos geringer sein als die eines stehenden?), ging ich nach der Stunde zum Fahrlehrer um nocheinmal nachzufragen wie er das gemeint hat. Weil ja der Stoff in der Fahrschule sehr leicht verständlich für Fahrschüler und nicht physikalisch korrekt sein soll, dachte ich er drückte es nur so aus damit die Schüler es besser verstehen konnten.

Wir beide stimmten in der Tatsache überein, dass die Abhängigkeit quadratisch ist.

Was meiner Meihnung nach daher rührt das stark vereinfacht:

(m*v²)/2=m*g*&my;*s

Also die kinetische Energie des Fahrzeuges in Reibarbeit umgewandelt wird.

Zusätzlich meinte er allerdings folgendes (die wichtigesten Kernaussagen):

1., Schnelle Autos sind leichter „weil es logisch ist“. Ausser ein paar unschlüssigen Vektorzeichnungen hatte er keine Begründung parat. Ich ließ mir versichern, dass er nicht das Bergab-beschleunigen meint sondern auch das Geradeausfahren mit konstanter geschwindigkeit (bei dem ja ausser dem Luftwiderstand, Eigengewicht und Reibung keine weiteren Kräfte auf das Auto wirken sollten)

2., Der Druck zwischen Asphalt und Reifen scheint wie durch Zauberhand geringer zu werden (wobei es NICHTs mit der Luft unter/über dem Fahrzeug zu tun haben soll)

3., Er war Rettungsfahrer und eine Hand über die mit 80 km/h gefahren wurde ist weniger verletzte als eine über die mit 20 km/h gefahren wurde. (Meine erste Begründung „Einwirkzeit“ ließ er nicht gelten)

Was meint ihr dazu?

Ein ratloser Maturant einer technischen Schule, der sein in 5 Jahren aufgebautes Mechanikwissen einstürzen sieht. (mfg B3ret)

#2

Soll heissen:

(m*v²)/2=m*g*&my;*s

=

(m*v²)/2=m*g*μ*s

mfg

B3ret

#3

Meiner Meinung nach liegt ein bedenkliches psychologisches Phänomen bei dem Dozenten vor.

  • es ist anscheinend kein physikalisches Grundwissen vorhanden

  • ohne Fahrzeug oder im Zustand langsamer Bewegung fühlt er sich anscheinend „schwer“, in Bewegung jedoch „leichter“; dieses Körpergefühl wird nach aussen auf das Fahrzeug projiziert

  • dieses (unzutreffende) Denksystem wird scheinlogisch mit anderen Sachverhalten kombiniert, erweitert und gestützt, wobei Sachverhalte anscheinend sogar einer Anpassung unterworfen werden (für den Verletzungsgrad einer überrollten Hand gibt es gewiss ein gutes Dutzend massgeblicher Faktoren, die hier unbeachtet bleiben)

Ich sage nur eines: VORSICHT vor solchen Leuten, oder es kommt wieder zum Bolschewismus.

Torsten

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#4

Hi,

entsprechend der allgemeinen Relativitätstheorie müsste ein bewegter Körper schwerer werden. Wobei sich das bei einer Geschwindigkeit weit unter der Lichtgeschwindigkeit aber kaum bemerkbar macht.

Die Masse eines Körpers ist sonst konstant, das Gewicht = Kraft in Richtung Erdmittelpunkt abhängig von der Erdbeschleuigung.

Somit ist mir die Behauptung, ein schneller fahrendes Auto wäre leichter, völlig unlogisch.

Andreas

#5

Wir beide stimmten in der Tatsache überein, dass die
Abhängigkeit quadratisch ist.

Was meiner Meihnung nach daher rührt das stark vereinfacht:

(m*v²)/2=m*g*&my;*s

Also die kinetische Energie des Fahrzeuges in Reibarbeit
umgewandelt wird.

Völlig korrekt. Laß Dich nicht verunsichern.

Zum Vergleich:
http://www.mex1.de/stories/bremsen.html
http://www.physik.uni-muenchen.de/didaktik/U_materia…
http://www.arachnoid.com/lutusp/auto.html

Gruß
Franz

#6

Hi B3ret),

lass dich nicht beirren, das ist absoluter Quark. Wie solche Legenden entstehen? Ganz einfach: Ein jeder weiß doch, dass Rennautos extra Spoiler haben, die sie auf den Boden drücken, sonst würden sie abheben. Dieser Auftriebseffekt ist beim Rennwagen durchaus gewollt und wird durch die äußere Form der Karosse noch begünstigt, führt andererseits aber zu instabilem Fahrverhalten, deshalb die Spoiler, die bei hohen Geschwindigkeiten die Räder am Boden halten.

Wie ein Rettungswagen (cw-Wert etwa wie der Kölner Dom) durch diese Effekte „leichter“ werden soll, ist mir allerdings rätselhaft. Und dann noch den Auftrieb mit der Bremsverzögerung (die nicht am Gewicht, sondern an der Masse hängt) zu verbinden, das ist genialer Schwachsinn, geeignet für Wissenschaftsendungen im Fernsehen und für den Stammtisch.

Gruß Ralf

#7

Hallo,

Dieser Auftriebseffekt ist beim
Rennwagen durchaus gewollt und wird durch die äußere Form der
Karosse noch begünstigt, führt andererseits aber zu instabilem
Fahrverhalten, deshalb die Spoiler, die bei hohen
Geschwindigkeiten die Räder am Boden halten.

Das musst du mir jetzt mal erklären: Beim Rennwagen ist der destabilisierende Auftrieb erwünscht und wird mit Spoilern ausgeglichen, d.h. den erwünschten Effekt kompensiert man…

Um es genau zu sagen: Beim Rennwagen ist der Auftrieb absolut unerwünscht, eben weil er die Haftung zwischen Reifen und Asphalt verringert. Da die Spoiler aber bei zu steilem Anstellen einen erhöhten Windwiderstand bedeuten, braucht hier jede Strecke einen anderen aerodynamischen Kompromiss. Auf langsamen, kurvenreichen Strecken wird man eher eine steilere Einstellung wählen als zB auf dem alten Hockenheimring mit seinen ewig langen (fast) Geraden.

Und dann noch den Auftrieb mit der
Bremsverzögerung (die nicht am Gewicht, sondern an der Masse
hängt) zu verbinden, das ist genialer Schwachsinn, geeignet
für Wissenschaftsendungen im Fernsehen und für den Stammtisch.

Die Bremsverzögerung ist durchaus vom Gewicht abhängig, denn die Reibung zwischen Reifen und Straßenbelag ist direkt abhängig von der Kraft, mit der der Reifen auf die Straße gedrückt wird. Eben genau deshalb macht der Spoiler ja Sinn. Man kann damit die Kraft auf die Reifen (und damit die Reibung) erhöhen ohne höhere Masse in Kauf nehmen zu müssen.

Und zu der ursprünglichen Frage: Natürlich gibt es auch Auftriebseffekte beim normalen PKW die das Fahrzeug „leichte“ machen. Insbesondere ist durch die näche zum Untergrund der sog. Bodeneffekt recht hoch.

Gruss, Niels

#8

Hi Niels,

Und zu der ursprünglichen Frage: Natürlich gibt es auch
Auftriebseffekte beim normalen PKW die das Fahrzeug „leichte“
machen. Insbesondere ist durch die näche zum Untergrund der
sog. Bodeneffekt recht hoch.

Jahaaa, aber genau DAS schloss der geniale Fahrlehrer ja aus:

2., Der Druck zwischen Asphalt und Reifen scheint wie durch Zauberhand ::geringer zu werden (wobei es NICHTs mit der Luft unter/über dem Fahrzeug zu ::tun haben soll)

„Der Fahrlehrer“ war wirklich eins der bisher besten Postings hier im Brett. :smile:))

Lachende Grüße
Burkh

#10

Danke alle
Ich werde mich damit begnügen, dass meine Gedankengänge richtig sind und darauf vertrauen, dass der Fahrlehrer das richtige MEINT, wenn er sich auch nicht so ausdrückt.

Ist ja nicht unbedingt eine Frage, wegen der ich durch die Fahrprüfung fallen werde (besonders nicht in Österreich mit dem tollen Computerführerschein der dem Auswendiglernen von Bildern gleichkommt).

mfg

Benjamin „B3ret“ Hopfer *der den Fahrlehrer weiter Stuss erzählen lässt*

PS: Natürlich halte ich euch über mögliche neue Ausführungen in den nun folgenden Technik3 bis Technik6 Vorträgen auf dem laufenden =)

#11

Hallo !

Ein Auto wird natürlich nicht leichter, wenn es fährt. Nur - die Reibung und die Haftung wird geringer. Die Reibung und Haftung der vier Reifen.

Als Beispiel : Wenn Du im Stillstand den Lenker bewegst, brauchst Du eigentlich sehr viel Kraft, um diese Reibung der zwei Reifen auf dem Boden zu überwinden. Jeder, der noch Autos ohne Servolenkung kennt, weiß das. Da die heutigen Autos aber diese Servolenkung haben, ist es heute ganz leicht, da der Servomechanismus als Drehmomentenverstärker arbeitet.
Fährt jetzt der Wagen mit höherer Geschwindigkeit, dreht sich die Sache um. Der Servomechanismus erschwert jetzt das Lenken, da sonst der Lenkmechanismus zu leicht gängig wäre und keinem Fahrer es mehr möglich wäre, den Lenker ruhig zu halten.

Je schneller ein Auto fährt, umso geringer ist die Haftung auf den Boden. Nicht das Gewicht. Frag mal den Fahrlehrer, ob er lieber von einem Auto, das 10 km/h fährt angefahren wird oder von 120 km/h.

Gruß max

#12

Hallo Greenbrett,

ich moechte auch noch einmal :smile:

Wir haben die kin. Energie zu Beginn des Bremsweges mit:

E=1/1mv^2

v sei hier nur die Geschwindigkeit zu Beginn des Bremsweges.

Nehmen wir eine konstante Bremskraft an:

F=m*g*konstante

dann haben wir

Integral ueber Bremskraft mal Bremsweg_S = Kin. Energie zu Beginn

1/2mv^2=Integral von s=0 bis s=S ueber F*ds

1/2mv^2=FS ist das Ergebniss

Mithin ist bei doppelter Geschwindigkeit der Bremsweg viermal so lang. Da kinetische Energie mit dem Quadrat der Geschwindigkeit steigt und die Bremsenergie nur linear mit dem Bremsweg.

Das legst Du Deinem Vortragenden vor und machst Dich damit beliebt oder unbeliebt bei ihm, je nachdem was er fuer Charaktereigenschaften hat *g*

viele Gruesse, peter

#13

Hallo,

zur Erinnerung:

Das Verhältnis von Bremsweg und Geschwindigkeit ist quadratisch weil das Auto bei höhere Geschwindigkeit leichter ist.

So sah der Auslöser der Debatte aus. Sind wir uns einig, dass
wir das nicht weiter diskutieren?

Die Aussage stimmt, die Begründung nicht, da stimme ich dir zu.

Zum Auftrieb: Wenn die Auftriebseffekte nicht erwünscht wären,
sollte es doch möglich sein, ein Fahrzeug im Längsschnitt
annähernd tropfenförmig zu bauen: kein Auftrieb, kein Abtrieb,
alles paletti.

Das Problem ist, dass das Fahrzeug immer so konstruiert sein muss, dass die Luft über dem Fahrzeug einen längeren Weg zurücklegen muss als die unter dem Fahrzeug. Durch diesen Tragflächeneffekt kommt es zu Unterdruck über dem Fahrzeug, was einen Auftrieb zur Folge hat. Aber offensichtlich kann das ja tatsächlich durch eine Art Bodeneffekt kompensiert werden.

Erzeugt der „Bodeneffekt“ einen Auftrieb? Ich dachte immer,
damit soll das Fahrzeug an den Boden „angesaugt“ werden. Die
Erläuterung
http://www.f1-plus.com/contentmodul/contentfiles/reg…
(Punkt 35) ist nicht besonders gut, klingt aber nach Abtrieb.

Vermutlich reden wir von verschiedenen Bodeneffekten. Oder der Ausdruck „Bodeneffekt“ wird für alles verwendet, was der Boden an aerodynamischen Veränderungen ermöglicht:
http://www-user.tu-chemnitz.de/~frama/deutsch/1Physi…

Vermutlich kann sowohl eine Saug- als auch eine Druckwirkung im Unterbodenbereich erzeugt werden.

Gruss, Niels

#14

Hallo !

Als Beispiel : Wenn Du im Stillstand den Lenker bewegst,
brauchst Du eigentlich sehr viel Kraft, um diese Reibung der
zwei Reifen auf dem Boden zu überwinden. Jeder, der noch
Autos ohne Servolenkung kennt, weiß das. Da die heutigen Autos
aber diese Servolenkung haben, ist es heute ganz leicht, da
der Servomechanismus als Drehmomentenverstärker arbeitet.
Fährt jetzt der Wagen mit höherer Geschwindigkeit, dreht sich
die Sache um. Der Servomechanismus erschwert jetzt das Lenken,
da sonst der Lenkmechanismus zu leicht gängig wäre und keinem
Fahrer es mehr möglich wäre, den Lenker ruhig zu halten.

das Beispiel finde ich nicht sehr gut, weil das, was du schilderst, durch etwas anderes verursacht wird:

Im Stand kann die Lenkung nur gedreht werden, wenn der Reifen über den Asphalt gerieben wird.
Während der Fahrt rollt der Reifen auf der Straße ab. dadurch ist jeder Punkt des Reifens nur kurze Zeit in Kontakt mit dem Asphalt. Wird während dieser Zeit die Lenkung nicht zu stark verdreht, kann die Verdrehung im Gummi des Reifens elastisch aufgefangen werden. Der Reien muss nicht mehr über die Straße grubbelt werden. So kommt es, dass bereits bei geringer Geschwindigkeit die Lenkung deutlich leichter geht.

Dass die Servolenkung mit hoher Geschw. immer schwerer geht, soll verhindern, dass man bei diesen Geschwindigkeiten durch geringe Lenkkräfte zu eckige Lenkbewegungen macht („die Lenkung verreißt“). Bei Motorrädern gabs (gibts?) dafür die Lenkungsdämpfer.

Gruss, Niels

#15

Vorlegen?
Mal abgesehen davon, dass er es vielleicht nicht mehr versteht, weil seine Ausbildung in Integralrechnung vielleicht schon zulange her ist, möchte ich die Diskussion nicht nochmal aufrollen.

Ich weiss, dass ich Recht habe.

Ich weiss, dass er mit dem was er meint Recht hat (also geringerer Anpressdruck wegen Luftdruck-phänonmenen).

Ich weiss, dass ich es bei der Prüfung nicht brauchen werde.

Ich weiss, dass er sich nicht umstimmen lassen wird weil „er soviel mehr Erfahrung hat als ich“

Ich will weder den anderen Schülern Unterrichtszeit, noch meinem Fahrlehrer Freizeit stehlen.

Ging nur darum, ob ich was übersehen hatte oder recht habe.

mfg und danke

Benjamin „B3ret“ Hopfer

#17

Kopfschütteln…
Also wenn du dir nicht die Mühe machst bis zum Abschnitt 1.6 zu scrollen …

#18

Kopfschütteln heißt ‚Nein‘

Also wenn du dir nicht die Mühe machst bis zum Abschnitt 1.6
zu scrollen …

Nein. Ich fürchte, unser Verständnis von Quellen werden wir nie unter einen Hut kriegen, und ich denke gar nicht daran, hier die private Homepage eines Martin Franke diskutieren, nur weil die TU Chemnitz sie hostet. Und nun lass gut sein.

Gruß Ralf

#19

Hi,

Erzeugt der „Bodeneffekt“ einen Auftrieb? Ich dachte immer,
damit soll das Fahrzeug an den Boden „angesaugt“ werden. Die
Erläuterung
http://www.f1-plus.com/contentmodul/contentfiles/reg…
(Punkt 35) ist nicht besonders gut, klingt aber nach Abtrieb.

In der Formel 1 brachte Lotus 1977 das erst Ground-Effect-Auto heraus. Dabei waren in den Seitenkästen umgekehrte Flügelprofile angebracht, die den Abtrieb erhöhen sollten. Um die Luftströmung unter dem gesamten Auto durchzuleiten, war es ausserdem nötig, die Seitenkästen mit Gummischürzen nach unten abzudichten. Bis 78 hatte Lotus das system soweit perfektioniert, dass die anderen Teams kein Land mehr sahen. Brabham hatte zwar noch eine originelle Idee, indem sie einen Ventilator hinten am Wagen anbrachten, der die Luft unter dem Boden absaugte, aber das wurde recht schnell verboten.

Gruß
Tomcat

#20

Ich würde nochmal das mit der Aerodynamik ansprechen. Je schneller ein Auto fährt, desto höher ist der Auftrieb. Der wird bei Rennwagen mit Spoilern ausgeglichen oder zumindest versucht.
Wegen diesem Auftrieb hebt ja auch ein Flugzeug ab. Allerdings ist das nur der Fall, wenn das Auto nach oben gewölbt ist. Denn so muss die Luft, die über das Auto streicht einen längeren Weg zurüpcklegen als die, die unterm Fahrzeugboden durchgeht. Und deshalb ist die Luft die übers Auto geht schneller und damit kommt es zu einem Druck auf das Auto von unten. Es wird also meiner Meinung nach leichter.
Aber mit einer soi einfachen Formel ist das glaub ich net zu erklären.

Pefi