Luftwiderstand / Beschleunigung

Wissenschaft Physik
#1

hallo - seit Jahren stellt sich mir immer wieder mal eine ganz grundsätzliche Frage aus dem Fachgebiet Physik.

Und zwar: ist es theoretisch von Bedeutung, wie schwer ein Fahrzeug ist um eine konstante Geschwindigkeit (v) zu halten oder muß eine schwereres Fahrzeug mehr Energie aufwenden, um nicht langsamer zu werden?

Beispiel: Fahrzeug A wiegt 1 Tonne - Fahrzeug B wiegt 2 Tonnen. Beide fahren mit 100 km/h und wollen diese Geschwindigkeit konstant halten. Vernachlässigen wir der Einfachheit halber mal die Rollwiderstände der Räder u betrachten wir NUR den Luftwiderstand (den es nun noch zu kompensieren gilt). Muß B (2t) mehr Energie aufwenden, um diese 2 Tonnen gegen den Luftwiderstand zu beschleunigen (das heißt, die Geschw. gegen die Gegenkraft konstant zu halten) oder nicht?

vielleicht kann mir das mal jemand beantworten? :smile: danke u lg

#2

Glückwunsch!
Hi kubrax,

… seit Jahren stellt sich mir immer wieder mal eine ganz
grundsätzliche Frage aus dem Fachgebiet Physik.

Und zwar: ist es theoretisch von Bedeutung, wie schwer ein
Fahrzeug ist um eine konstante Geschwindigkeit (v) zu halten
oder muß eine schwereres Fahrzeug mehr Energie aufwenden, um
nicht langsamer zu werden?

das hast du richtig erkannt, dass da die Masse keine Rolle spielt. Glückwunsch! Hängt nur von der Form ab, wenn …

Vernachlässigen wir der Einfachheit halber mal die Rollwiderstände der Räder …

man genau das NICHT tut.

Muß B (2t) mehr Energie aufwenden, um
diese 2 Tonnen gegen den Luftwiderstand zu beschleunigen (das
heißt, die Geschw. gegen die Gegenkraft konstant zu halten)
oder nicht?

Da gehe ich mal von einer sprachlichen Verwirrung aus, Beschleunigung vs. Konstanthalten sollten schon bekannt sein, wenn du unter Physik fragst.

Aber zu dem, was du fragst:

Nach all meiner Erfahrung hat jeder Motor eine Grenze, unterhalb derer er sich nur mit sich selbst beschäftigt oder sich selbst aufrecht erhält. Da kannst du noch so langsam fahren, niedriger geht der Verbrauch nicht.

Und dieser Mindestverbrauch hängt rein praktisch gesehen auch mit der Fahrzeugmasse zusammen. Mit 60 PS und 1 T schwimme ich zügig im Verkehr mit und meckere häufig über die Schleicher. Mit 60 PS und 2 T sähe das anders aus. Daher haben Fahrzeuge, zumindest PKW, mit 2 T Masse meist auch 150 PS aufwärts.

Die pure Größe der Motoren macht also, neben den größeren Reifen, den Mehrverbrauch aus, und wenn die Premium-Hersteller Geheimnisse haben sollten, sind sie unbezahlbar.

Gruß, Zoelomat

#3

Hallo Zoelomat…schönen Dank für die flotte u ausführliche Beantwortung meiner Frage :smile:

Genau darum ging es mir - das Konstanthalten der Geschw. ist bei Vernachlässigung div. ‚systemimmanenter‘ Verluste (Walkverluste, Lagerreibung etc.) u bei gleicher Aerodynamik massenunabhängig.

Ich hätte da im Physikunterricht etwas besser aufpassen sollen .)

Gefühlsmäßig tue ich mich zwar noch immer etwas schwer mit der Vorstellung, daß ein Federgewicht mit selbem Energieaufwand im Tempo konstant gehalten werden kann wie ein Bleiklotz - aber letzterer verfügt in seiner Bewegung ja auch schon ungleich mehr kinetische Energie (bzw. Trägheit), die der Geschwindigkeitsänderung entgegenwirkt u mithilft, die v konstant zu halten. Trotzdem komisch :smile:

Die sprachliche „Unschärfe“ betreffend „Beschleunigung“ erklärt sich damit, daß für mein Gefühl eine beschleunigende Krafteinwirkung vonnöten ist um der naturgemäßen, durch den Luftwiderstand hervorgerufenen Verlangsamung entgegenzuwirken. Streng genommen ist das nat. keine Beschleunigung (denn eine Geschwindigkeitsänderung erfolgt ja eben genau nicht).

Aber, naja, mein „Sprachgefühl“ :wink:

Danke, auf alle Fälle - lg, kubrax

#4

Hallo kubrax,

Gefühlsmäßig tue ich mich zwar noch immer etwas schwer mit der
Vorstellung, daß ein Federgewicht mit selbem Energieaufwand im
Tempo konstant gehalten werden kann wie ein Bleiklotz

Es gibt da einen schönen Vesuch.
Man lässt ein kleine Eisenkugel und eine Feder in einem Rohr fallen.

Mit Luft im Rohr ist alles wie erwartet, die Feder fällt viel langsamer.

Im Vacuum fallen aber Kugel und Feder gleich schnell.

Der Unterschied liegt nur im Luftwidertand.

http://www.youtube.com/watch?v=LIrBIzhiJ9Y

Der hier ist sogar zum seber nachmachen:
http://www.youtube.com/watch?v=I1wJt2fQJRo

MfG Peter(TOO)

#5

Newtonsche Axiome
Moin,

Und zwar: ist es theoretisch von Bedeutung, wie schwer ein
Fahrzeug ist um eine konstante Geschwindigkeit (v) zu halten
oder muß eine schwereres Fahrzeug mehr Energie aufwenden, um
nicht langsamer zu werden?

schau Dir mal die Newtonschen Axiome (oder Gesetze) an.
Das erste lautet:
„Ein Körper verharrt im Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen Translation, sofern er nicht durch einwirkende Kräfte zur Änderung seines Zustands gezwungen wird.“

Du vernachlässigst alle Kräfte außer der Luftreibung. Aber die ist ausschließlich von der Form und der Geschwindigkeit abhängig.
Sind die konstant, dann spielt auch die Masse keine Rolle.

Gandalf

#6

Moin,

Gefühlsmäßig tue ich mich zwar noch immer etwas schwer mit der
Vorstellung, daß ein Federgewicht mit selbem Energieaufwand im
Tempo konstant gehalten werden kann wie ein Bleiklotz - aber
letzterer verfügt in seiner Bewegung ja auch schon ungleich
mehr kinetische Energie (bzw. Trägheit), die der
Geschwindigkeitsänderung entgegenwirkt u mithilft, die v
konstant zu halten. Trotzdem komisch :smile:

wie schon gesagt, hängt der Luftwiderstand nur von der Form ab. Stell Dir zwei gleich große Kugeln vor, eine aus Styropor und die andere aus Blei. Der Luftwiderstand ist für beide gleich, und damit auch der Energieverlust bei einer bestimmten Geschwindigkeit. Und damit auch die nötige Kraft bzw. Energie, um die Geschwindigkeit konstant zu halten.
Wenn diese Kraft wegfällt, bleibt natürlich die Styroporkugel viel eher stehen, eben weil sie ja viel weniger Energie hat.

Gruß
Olaf

#7

hallo …nochmals Danke an alle Antwortgeber :smile:

Von der Logik her ist’s natürlich klar u das Beispiel mit dem vakuumisierten Glaszylinder war mir auch bekannt, nur hat mein „Gefühl“ es noch nicht ganz fertiggebracht, die Masse aus der Gleichung herauszukürzen :smile: Danke u schöne Grüße, kubrax