Reifenrepartur

Wissenschaft Physik
1

Hallo Pysikexperten
Vor einigen Tagen mußte ich eine Reifen wechseln an einem Fahrrad.Da erinnerte ich mich an ein Experiment das ich schon als Schüler gern gemacht habe:
Ich hielt das ausgebaute Vorderrad an beiden Achsenden fest,während ein anderer es in eine schnelle Drehbewegung versetzte.Danach konnte ich eine Hand wegnehmen.Das Rad kippte nicht nach unten weg.
Wie lässt sich das erklären?Wird das Gewicht auf die eine Seite verlagert?

Gruß Feudelio

2

Hallo,

das Stichwort lautet Kreisel. Da sollten sich unter http://www.google.de Hinweise finden lassen.

Gruß
Christian

3

Hallo.

Hallo Pysikexperten
Vor einigen Tagen mußte ich eine Reifen wechseln an einem
Fahrrad.Da erinnerte ich mich an ein Experiment das ich schon
als Schüler gern gemacht habe:
Ich hielt das ausgebaute Vorderrad an beiden Achsenden
fest,während ein anderer es in eine schnelle Drehbewegung
versetzte.Danach konnte ich eine Hand wegnehmen.Das Rad kippte
nicht nach unten weg.
Wie lässt sich das erklären?Wird das Gewicht auf die eine
Seite verlagert?

Dahinter steckt ein komplizierter Mechanismus, der im Prinzip so ablläuft:

  1. die Achse senkt sich ein wenig und das Rad macht eine Kippbewegung
  2. die Massenteilchen die nun auf der einen Seite (in der Höhe der Achse) nach unten laufen, wollen aber ihre ursprüngliche Richtung beibehalten und drücken diese Seite nach vorne (Corioliskraft)
  3. auf der anderen Seite passiert das selbe nur in anderer Richtung, sodaß diese Seite nachhinten gedrückt wird.
  4. Als Resultat wird die Radachse also seitlich (horizontal) gedreht („sie präzidiert“, hast du bestimmt auch gesehen!)
  5. Dieselben Effekten die eben an den Seiten wirkten (bei 2.3.) wirken also jetzt oben und unten mit dem Resultat, daß jetzt eine Kraft die Kreiselachse nach oben drückt
  6. Gleichgewicht herrscht, wenn diese Kraft die Gewichtskraft die die Kippung bei 1. verursachte, aufhebt, sodaß nur noch die seitliche Drehung der Achse vorliegt.

Dies ist die anschauliche Erklärung, wenn du dich in Vektoranalysis auskennst, kann man es aber noch so erklären:

  1. Der Drehimpulsvektor L zeigt in die Richtung der Drehachse
  2. Wenn du eine Seite loslässt, gibt es ein Drehmoment M, das senkrecht auf L steht, aber auch noch in der horizontalen Ebene liegt
  3. Wegen M=dL/dt, dreht sich nun der Drehimpulsvektor in dieser Ebene, also horizontal und „fällt deshalb nicht runter“

Das zeigt: komplizierte Mechanismen in der Natur werdem mit Hilfe der Mathematik manchmal zu Trivialitäten!

Gruß
OLIVER

4

Hallo Feudelio,
die Antwort lautet Drehimpuls Erhaltung. Wie der alte Newton ja schon rausgefunden hat, sind alle Körper träge (Menschen besonders) und wollen ihren Bewegungszustand nicht ändern. Ein sich drehendes Rad hat einen Drehimpuls, der abhängig von Masse und Drehgeschwindigkeit ist und wie ein Pfeil in Richtung der Radachse zeigt. Dieser „Pfeil“ will sich nicht ändern. Wird das Rad langsamer (durch Reibung), wird auch der Drehimpuls geringer und kann dem Gewicht nicht mehr standhalten.
Aus dem gleichen Grund kann man bei schneller Fahrt das Gleichgewicht besser halten als im Stand.
Gruß,
Tom

5

Hallo Tom,

Aus dem gleichen Grund kann man bei schneller Fahrt das
Gleichgewicht besser halten als im Stand.

Da Du dies im Zusammenhang mit Drehimpuls erwähnst, nehme ich an, Du unterliegst dem weit verbreiteten Irrtum, das Fahrrad würde durch den Drehimpuls der Räder stabilisiert. Die Stabilisierung eines Fahrrades hat zwar etwas mit Trägheit zu tun, nicht jedoch mit dem Drehimpuls. Der ist 1. viel zu klein und 2. könnte er allenfalls ein Einrad stabilisieren. Wir hatten das schon ausführlich diskutiert, z.B. hier:
http://www.wer-weiss-was.de/cgi-bin/forum/showarchiv…

Jörg

6

.