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Haftreibung und Fahrwiderstand
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Steel93



Anmeldungsdatum: 30.03.2009
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Beitrag Steel93 Verfasst am: 14. Feb 2010 14:41    Titel: Haftreibung und Fahrwiderstand Antworten mit Zitat

Also ich hänge gerade an folgender Aufgabe fest:

Welche Anhängelast G kann die 785 kN schwere Lokomotive eines Eisenbahnzuges mit konstanter Geschwindigkeit a) auf waagerechter Strecke, b) bei 2,1 % Steigung ziehen, ohne zu rutschen? c) Welche Beschleunigung wird mit der unter b) brechneten Last G auf waagerechter Strecke erreicht? Die Haftreibungszahl ist 0,15 und die Fahrwiderstandszahl, welche bei rollenden Rädern die Gleitreibung in den Achslagern sowie die Rollreibung am Boden erfaßt, 0,002.

Mein größtes Problem bei dieser Aufgabe ist, dass ich da noch Verständnisprobleme habe. Insbesondere, was mit konstanter Geschwindigkeit gemeint ist. Ich weiß, dass dann ein Kräftegleichgewicht herrschen muss, zwischen Antriebskraft und Reibungskraft. Aber wann soll sich der Zug gleichförmig bewegen? Mit oder ohne zusätzlicher Last? Ich habe jetzt schon herausgefunden, was "rutschen" bedeutet: Dass die Reibkraft kleiner als die beschleunigende Kraft ist. Aber ich kenne doch die beschluenigende Kraft gar nicht... und ich weiß auch nicht, wofür ich hier eine Haftreibungszahl benötige. Kann mir jemand weiterhelfen??

Mfg,
Steel93.

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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. Feb 2010 20:39    Titel: Antworten mit Zitat

steel hat Folgendes geschrieben:

rutschen" bedeutet: Dass die Reibkraft kleiner als die beschleunigende Kraft ist.


Das gilt nur für einen Körper der nicht abrollen kann.

Sag mal habt ihr überhaupt schon ein Rad betrachtet das beschleunigt wird und welche Kräfte da herrschen. Was die Rollreibung überhaupt ist und was die Haftreibung macht.
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. Feb 2010 20:51    Titel: Antworten mit Zitat

http://www.physikerboard.de/htopic,13023,abrollen.html

les dir das mal durch. Beiträge von Schnudel und von mir.
Vielleicht blickst du dann durch.
Steel93



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Beitrag Steel93 Verfasst am: 14. Feb 2010 21:29    Titel: Antworten mit Zitat

also die beiträge haben mir vom verständnis schon etwas weitergeholfen, allerdings weiß ich nicht, wie ich es auf diese aufgabe übertragen kann! denn ich kenne ja weder ein trägheitsmoment noch irgendeinen radius der räder. ich habe jetzt kapiert, dass am boden eine statische reibungskraft angreift, die dafür sorgt, dass das rad nicht anfängt zu rutschen. diese kraft erzeugt allerdings ein drehmoment und ist damit nicht mehr mit der anderen kraft zu addieren etc... aber theoretisch gälte doch jetzt für die reibungskraft

Konstante Geschwindigkeit beduetet ja, dass diese Rollbedingung erfüllt ist oder?
Also
Aber was kann ich damit anfangen? Ich denke, dass mir das weiterhilft, oder etwa doch?

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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. Feb 2010 22:23    Titel: Antworten mit Zitat

Bevor du dieses Beispiel rechnest würd ich dir dringend empfehlen sich einmal voraugen zu halten was ist Rollreibung was ist Haftreibung.
Wie funktioniert ein Abrollvorgang.

Zunächst mal zu der Rollbedingung.

was bedeutet die für die Relativbewegung am Boden.
Und welche Reibung muß dann klarerweise herrschen solange diese gilt.
?

2. Frage was will die Reibung verhindern, gegen was wirkt eigentlich Reibung?
Steel93



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Beitrag Steel93 Verfasst am: 14. Feb 2010 22:38    Titel: Antworten mit Zitat

Also die Relativbewegung am Boden ist null, da durch die Drehbewegung die Geschwindigkeitskomponete entgegen der Fahrtrichtung zeigt, die translatorische Geschwindigkeitskomponente zeigt logischerweise in Fhartrichtung. Da beide vom Betrag her gleich sind, ergibt sie null. Am obersten Punkt ist es genau andersherum: Hier addieren sich die Geschwindigkeiten zu 2*v_translatorisch.
Und da sich der rollende Körper an dieser Stelle relativ zum Boden ruht, muss hier Haftreibung herrschen. Gleitreibung würde herrschen, wenn der Körper rutschen würde, z.B beim Herabrollen einer schiefen Ebene mit zu großem Steigungswinkel -> keine Rollbedingung erfüllt.
Zur 2. Frage: Reibung wirkt doch entgegen einer Bewegung, sie will also eine Bewegung verhindern. !?

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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. Feb 2010 22:43    Titel: Antworten mit Zitat

Okay alles korrekt. Die Reibung will also Geschwindigkeit verhindern.
Das bedeutet insofern die Reibung will die Relativgeschwindigkeit im Boden verhindern, weil nur die merkt sie ja.

Wenn die null ist, dann wirkt haftreibung. Die Haftreibung will also immer das die Rollbedingung erfüllt ist.

Das ist ungefähr so wie sie beim Schieben den Schiebevorgang auf v=0 herabsetzen muß.

Das erste unterscheidet sich vom zweiten. Das im ersten fall der Körper bedingt durch das Rollen eine Translation und eine Rotation aufweisen kann.
Im zweiten Fall darf dieser keine Translation haben.
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. Feb 2010 22:47    Titel: Antworten mit Zitat

Das heißt insofern folgendens.
Verschiebe ich einen Körper mit einer Kraft F, so herrscht nur dann Haftreibung, wenn diese die Kraft F vollkommen aufhebt. sowie bewegung entsteht ist keine Haftreibung mehr.

Sie will also das komplette F entziehen.

Beim Rollen ist das anders.

hier braucht die Haftreibung nur einen Teil von F entziehen dieser Teil wirkt mit FR drehend und der andere Teil wirkt beschleunigung.
Somit fällt die Reibung immer geringer aus als die ansetzende Kraft

steel:
rutschen" bedeutet: Dass die Reibkraft kleiner als die beschleunigende Kraft ist.

das als Antwort auf deine Meinung. Das stimmt also nur je nachdem welchen fall man betrachten,#

Beim Rollen stimmst das nicht.
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. Feb 2010 22:49    Titel: Antworten mit Zitat

was weißt du über den Rollwiderstand.

Ich mein ich könnte dir jetzt auch einfach sagen wie man dieses Beispiel löst, aber ich glaube nicht das du dann den Durchblick hast. Weil du geschrieben hast , daß du Verständnisprobleme überhaupt bei dem Thema hast.
Steel93



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Beitrag Steel93 Verfasst am: 14. Feb 2010 22:49    Titel: Antworten mit Zitat

Sry, aber das habe ich jetzt gar nicht verstanden ... was meinst du erstem und zweitem? etwa erstes = rollbewegung; zweites = schieben ?? aber wieso darf dann beim schieben keine translatorische geschwindigkeit vorhanden sein?
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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. Feb 2010 23:00    Titel: Antworten mit Zitat

Mit ersten Fall meine ich das Rollen mit zweiten Fall das verschieben.

Wieso darf beim Schieben keine translatorische Geschwindigkeit vorhanden sein?

Wie wäre dann die relative Geschwindigkeit im Boden beim schieben?

Würde dann Haftreibung herrschen?
Steel93



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Beitrag Steel93 Verfasst am: 14. Feb 2010 23:05    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
"hier braucht die Haftreibung nur einen Teil von F entziehen dieser Teil wirkt mit FR drehend und der andere Teil wirkt beschleunigung.
Somit fällt die Reibung immer geringer aus als die ansetzende Kraft "

Bedeutet das etwa, dass FR immer nur einen Teil der antreibenden Kraft wegnimmt, und dass übrige Teil als beschleunigung wirkt?? wieso ist das so?

nun ja, inzwischen weiß ich nix mehr über den rollwiderstand xD
ich habe halt bisher gedacht, dass er genau wie die gleitreibung wirkt...

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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. Feb 2010 23:14    Titel: Antworten mit Zitat

Naja betrachte ein vollkommenes rundes Rad dem versetzt du eine Drehung mit omega (Winkelgeschwindigkeit) gegen den Uhrzeigersinn. Und du versetzt im eine Translatorische Geschwindigkeit vs im Schwerpunkt nach rechts.

Das ganze wählst du so das die Rollbedingung erfüllt ist.

Setzt du es auf spürt die Haftreibung eine Relativegeschwindigkeit von 0.
Die Haftreibung würde also hier keine Kraft entgegensetzen.
Das Rad würde immer weiter und weiter laufen.

Setzt du jetzt im Schwerpunkt eine Kraft nach rechts an. so bedeutet das eine Erhöhung der Translatorischen Geschwindigkeit. Omega würde aber gleich bleiben. somit spürt die Haftreibung eine Verletzung der Rollbedingung, weil eine Relative Geschwindigkeit im Boden vorhanden wär.

Die Haftreibung wirkt also mit einer Kraft entgegen, würde die jetzt voll gegen die angreifende Kraft wirken also komplett aufheben. Dann hätten wir ein Drehmoment was eine Erhöhung von Omega bedeuten würde aber keine Erhöhung der translatorischen Geschwindigkeit.
Das wär aber auch wieder eine Verletzung der Rollbedingung auch hier wär eine Relativgeschwindigkeit im Boden weil jetzt omega zu groß.

Also die einzige Möglichkeit besteht darin gleichzeitig vs zu erhöhen und omega zu erhöhen und das in der Relation das beide die Rollbedingung erfüllen.
Somit darf die Haftreibung nur einen Teil abzweigen von F um omega zu erhöhen den anderen Teil muß sie lassen das vs translatorisch erhöht wird.


Zuletzt bearbeitet von VeryApe am 14. Feb 2010 23:17, insgesamt 2-mal bearbeitet
Steel93



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Beitrag Steel93 Verfasst am: 14. Feb 2010 23:15    Titel: Antworten mit Zitat

keine ahnung, weshalb beim schieben keine translatorische geschwindigkeit vorhanden sein darf. sie darf ja nur nicht vorhanden sein, wenn der körper sich in ruhe bewegt, die antriebskraft also nicht größer als die maximale haftreibung.
du meinst mit schieben jetzt aber kein rad oder so, sondern einen normalen gegenstand, oder?
falls du doch ein rad etc meinst, kannst du mir das dann erklären?

übrigens noch vielen dank, dass du dich so intensiv drum bemühst, mir das klar zu mmachen^^

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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. Feb 2010 23:18    Titel: Antworten mit Zitat

Nein mit verschieben mein ich doch kein Rad, das rollt ja

Sondern einen Tisch zum Beispiel, der kann nicht rollen.
Steel93



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Beitrag Steel93 Verfasst am: 14. Feb 2010 23:24    Titel: Antworten mit Zitat

okay, und wieso darf der keine translatorische geschwindigkeit besitzen, wenn er sich doch bewegen soll???

und noch eine andere frage:
aber wenn ich doch die translatorische geschwindigkeit durch eine antriebskraft erhöhe, dann würde sich das rad doch auch schneller "abrollen", was ja zu einer größeren winkelgeschwindigkeit führt...ich weiß, dass das bestimmt falsch ist...aber wieso?
und wie könnte ich das denn in eine formel bringen mit zuwachs des drehmoment UND der translatorischen geschwindkeit??

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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. Feb 2010 23:38    Titel: Antworten mit Zitat

Gehts dir jetzt nur um die Lösung dieses Beispieles? weil du immer an den Zug denkst.
Für das vergiss den Zug. sicher braucht der ein Vs aber der Zug rollt auch der wird nicht verschoben.
Das eine ist schiebe wenn ich ein Buch über den Tisch schiebe.
Das andere ist Rollen.

und wie könnte ich das denn in eine formel bringen mit zuwachs des drehmoment UND der translatorischen geschwindkeit??

Das steht in dem Beitrag den ich dir gepostet habe.

Aber zu deinem Zugbeispiel. Der Zug hat ein Gewicht dadurch ergibt sich die Haftreibung an den Antriebsrädern. Damit der Zug jetzt nich langsamer wird muß dieser mittels der Haftreibung den Fahrwiderstand der Wagons aufheben. Den Fahrwiderstand des Zuges selbst hebt er durch das Antriebsdrehmoment des EMotors auf dazu braucht er keine Reibung. ausser auf ihn wirkt Luftwiderstand. Davon steht in der Angabe nichts.
im zweiten Beispiel muß er zusätzlich noch das Gewicht des Zuges + Anhänger aufheben.
Steel93



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Beitrag Steel93 Verfasst am: 14. Feb 2010 23:50    Titel: Antworten mit Zitat

"Damit der Zug jetzt nich langsamer wird muß dieser mittels der Haftreibung den Fahrwiderstand der Wagons aufheben."

Hää??? Wie soll denn bitte eine Reibung, die ja slebst ein Widerstand ist, den Fahrwiderstand des Wagons aufheben?
Also wenn ich das jetzt mal in Formeln fassen sollte, wüsste ich echt nicht, wie...
Meine Überlegungen/Verständnis:
Durch das größere Gewicht des Zuges aufgrund der Anhängelast G gibt es ja eine größere Haftreibung. Diese bewirkt ein Drehmoment auf die Räder, wodurch Omega zunimmt (Frage: Wie berechne ich um wieviel?) Nun müsste aber zugleich eine größere Antriebskraft wirken, damit die Rollbedingung nicht verletzt ist. Aber die Antriebskraft bleibt ja die ganze Zeit dieselbe...

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Beitrag Steel93 Verfasst am: 14. Feb 2010 23:56    Titel: Antworten mit Zitat

Und ich weiß vor allem nicht wie ich es formulieren sollte, dass die Haftreibung etwas von der antreibenden Kraft abzweigt. Und wie kann man die Kraft in Relation mit der Geschwindgkeit setzen? Etwa mit und ??
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Beitrag VeryApe Verfasst am: 15. Feb 2010 10:02    Titel: Antworten mit Zitat

steel hat Folgendes geschrieben:

Hää??? Wie soll denn bitte eine Reibung, die ja slebst ein Widerstand ist, den Fahrwiderstand des Wagons aufheben?
Also wenn ich das jetzt mal in Formeln fassen sollte, wüsste ich echt nicht, wie...


Tjo das ist eben weil du das komplett nicht begreifst, weil du immer an den Zug denkst, geh das ganze nochmal durch.
Das eine ist Rollen das andere ist Schieben


Wie bewegt sich der Zug überhaupt. Da ist ein EMotor drinnen oder ein Dieselmotor. Der erzeugt ein Drehmoment auf die Räder des Zuges.
Ein Drehmoment bedeutet eine Winkelbeschleunigung sprich winkelgeschwindigkeit aber keine Vorwärtsbewegung. Einfach eine Drehung.

Hängt dieser zug in der Luft würden sich einfach nur die Räder durch den Motor drehen sonst nichts und das immer Schneller.

Ist der Zug am Boden so würde also durch den Motor in den Rädern eine Winkelbeschleunigung enstehen (Winkelgeschwindigkeit) aber keine beschleunigte Translation, das würde aber eine Relativgeschwindigkeit im Boden als Folge haben, gegen die sich die Reibkraft im Boden wehrt.
Die Haftreibung will ja die Rollbedingung erfüllt haben(Relativgeschwindigkeit=0). Deswegen wirkt sie gegen das Drehmoment
als einzelne Kraft. Eine einzelne Kraft erzeugt eine Schwerpunktsbeschleunigung und ein Drehmoment im Schwerpunkt.

Dadurch ensteht eine translatorische Schwerpunktsbeschleunigung im Rad durch die Reibkraft.

das Drehmoment der Reibkraft, wirkt gegen das Antriebsmoment .

Auch hier gilt wäre das Gegendrehmoment gleich groß wie das Antriebsmoment, würde sich nichts drehen sondern nur translatorisch beschleunigen was ebenfalls die Rollbedingung verletzt.

Somit darf das ganze Antriebsmoment nicht aufgehoben werden sondern nur ein Teil davon.



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Beitrag Steel93 Verfasst am: 15. Feb 2010 12:49    Titel: Antworten mit Zitat

Also ich konnte soweit alles nachvollziehen, bis auf eines:

"Eine einzelne Kraft erzeugt eine Schwerpunktsbeschleunigung und ein Drehmoment im Schwerpunkt."

Wieso macht sie das?? Bei den Formeln konnte ich auch nur FR=m*aS nicht nachvollziehen; das hängt aber damit zusammen.
Weil eigentlich erzeugt diese einzelne Kraft, die Haftreibungskraft, ein Drehmoment mit dem Hebelarm xS und doch nicht am Schwerpunkt (was ja eigentlich eine translatorische Bewegung zur Folge hätte).

Und eigentlich nehme ich doch bei allen Aufgabenstellungen eine Antriebskraft im Schwerpunkt an, und kein Antriebsmoment.

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Beitrag VeryApe Verfasst am: 15. Feb 2010 21:02    Titel: Antworten mit Zitat

Ich verstehe nicht wie euch die in der Schule solche Beispiele rechnen lassen und geben euch nicht das nötige know how mit.
Habt ihr noch nie einen Abrollvorgang betrachtet?

Frage wie erklärst du dir persönlich, das ein Auto auf glatten Boden sich nicht vorwärts bewegt sondern die Reifen einfach durchdrehen=?.

Das mit der einzelnen Kraft.

Was passiert wenn du auf einen Körper eine einzelne Kraft im Schwerpunkt ansetzt?

und was passiert wenn du diese Kraft nicht im Schwerpunkt ansetzt?
Steel93



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Beitrag Steel93 Verfasst am: 15. Feb 2010 23:02    Titel: Antworten mit Zitat

Ich mach das nicht von der Schule aus, sondern einfach so zum Spaß ... und sowas hatten wir auch noch nie in der Schule.

Ein Auto kann sich auf glattem Boden nicht vorwärts bewegen, da die maximale Haftrreibungskraft nicht groß genug ist, um die Drehbewegung ausreichend zu kompensieren, und damit die Rollbedingung zu erfüllen. Deshalb drehen dann die Räder durch.

Kraft im Schwerpunkt erzeugt eine translatorische Beschleunigung und kein Drehmoment.
Kraft, die nicht im Schwerpunkt angreift, erzeugt ein Drehmoment und damit eine Winkelbeschleunigung. Und keine translatorische Geschwindigkeitszunahme/Beschleunigung.

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Beitrag VeryApe Verfasst am: 16. Feb 2010 03:49    Titel: Antworten mit Zitat

steel hat Folgendes geschrieben:

Ein Auto kann sich auf glattem Boden nicht vorwärts bewegen, da die maximale Haftrreibungskraft nicht groß genug ist, um die Drehbewegung ausreichend zu kompensieren, und damit die Rollbedingung zu erfüllen. Deshalb drehen dann die Räder durch.


aha also wir sind uns also einig das die Haftreibung da was machen muß-
Sie muß die Drehung kompensieren. Wie macht sie das?
Die Drehung kompensieren.?
Sie wirkt doch mit einer Kraft oder?


steel hat Folgendes geschrieben:

Kraft im Schwerpunkt erzeugt eine translatorische Beschleunigung und kein Drehmoment.

stimmt.

steel hat Folgendes geschrieben:

Kraft, die nicht im Schwerpunkt angreift, erzeugt ein Drehmoment und damit eine Winkelbeschleunigung. Und keine translatorische Geschwindigkeitszunahme/Beschleunigung.


aha? Das heißt also triffst du beim Fussballspielen den Ball nicht genau im Schwerpunkt, dreht er sich nur und fliegt nicht?.

Tritts du gegen eine am Bodenstehende Flasche und du erwischt nicht genau den Schwerpunkt, dann dreht sie nur und wird nicht wegfliegen?

Wie erklärst du dir das Schieben eines Einkaufswagens setzt da deine Kraft im Schwerpunkt des Einkaufswagen an?, wie kann sich der je vorwärtsbewegen
Steel93



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Beitrag Steel93 Verfasst am: 16. Feb 2010 11:47    Titel: Antworten mit Zitat

Ja und eine Kraft erzeugt ein Drehmoment, deshalb kann sie die Drehung kompensieren.

Was mir jetzt gerade so in den Kopf kommt: Kann es denn sein, dass man an eine nicht am Schwerpunkt angreifende Kraft vielleicht in 2 Komponenten zerlegen kann? Eine Komponente wirke dann in Richtung des Schwerpunktes; die andere sorge für eine Drehbewegung. Nur wenn das so wäre, dann könnte ich das bei der Haftreibung mir damit nicht wirklich erklären.
Bei einem Einkaufswagen ist es ja im Endeffekt so, dass durch das Gerüst die angreifende Kraft im Radmittelpunkt angreift. Die Haftreibung sorgt dann noch dafür, dass die Rollbedingung erfüllt ist.

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Beitrag Steel93 Verfasst am: 16. Feb 2010 15:51    Titel: Antworten mit Zitat

Also ich habe jetzt noch einmal darüber nachgedacht:

Im Grunde genommen habe ich jetzt folgende Hypothese, aber ich weiß noch nicht, ob sie stimmt!
Im Endeffekt hängt es davon ab, welchen Winkel man zwischen Hebelarm und Kraft hat. Schließen die beiden Vektoren einen Winkel von 0° ein, so führt die Kraft zu vollständiger Translation. Stellt sich ein Winkel von 90° ein, so führt dies zu 100%-iger Rotation. Und die Winkel dazwischen führen nun eben teilweise zu Translation UND Rotation. Damit könnte man auch das Problem lösen, dass nur ein TEIL von der Antriebskraft kompensiert wird.
Die Haftreibung schließt generell einen Winkel von 90° mit dem Hebelarm ein; sie kann also nur eine Rotation bewirken/verändern, allerdings keine Translation.

Sind diese Gedanken denn richtig?? Das wäre eht toll xD

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Beitrag Steel93 Verfasst am: 17. Feb 2010 19:54    Titel: Antworten mit Zitat

??
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Beitrag VeryApe Verfasst am: 17. Feb 2010 20:21    Titel: Antworten mit Zitat

nein leider falsch.

Nach Newton bewirkt jede Kraft Masse * Beschleunigung.

Auch wenn du diese nicht im Schwerpunkt ansetzt.

Nach deine Theorie müßte nur die Summe der Momente zählen.

Die Summe aller Kräfte wäre egal.

Es zeigt sich aber das die Summe aller Kräfte und die Summe aller Momente null sein muß in der Statik.

Ist nur die Summe aller Momente null. Die Summe aller Kräfte aber nicht null so gibt es eine beschleunigte Translation.

Dabei ist egal wo die Kräfte im Körper ansetzen.

Nach dem Parallelverschiebungssatz
http://www.physikerboard.de/files/parallelverschiebungssatz_117.jpg

kann eine einzelne Kraft in den SChwerpunkt verschoben werden.
Sie erzeugt eine beschleunigte Translation und eine beschleunigte Rotation.
Sie erzeugt also zusätzlich noch ein Drehmoment.
Steel93



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Beitrag Steel93 Verfasst am: 17. Feb 2010 20:36    Titel: Antworten mit Zitat

Okay, aber wieso wäöre laut meiner Theorie die Summe aller Kräfte egal??

Und das mit dem Parallelverschiebungssatz habe ich auch nicht so wirklich verstanden? Kannst du mir das genauer erklären, bitte? Und wieso kann man denn dann eine Kraft plötzlich in den Schwerpunkt verschieben, weil eigentlich muss es doch eine parallele Achse zu vorherigen sein und auch noch denselben Abstand wie davor zum Mittelpunkt haben, oder?

EDIT:
Noch einmal etwas: DIe Ursache für ein Drehmoment ist doch IMMER eine Kraft oder? Also so stelle ich mir das zumindest vor ...
Also kann man doch theoretisch nach diesem Parallelverscheibungssatz jede Kraft, die am Körper angreift einfach in dem Schwerpunkt verschieben. Aber wieso soll diese Kraft dann bitte noch ein Drehmoment erzeugen!??

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Beitrag VeryApe Verfasst am: 17. Feb 2010 21:19    Titel: Antworten mit Zitat

Nun ja du hast geschrieben greift eine Kraft nicht im Schwerpunkt an so bewirkt sie nur Rotation.

Also setze ich auf einen Körper alle Kräfte nicht im Schwerpunkt an, so bewirken sie laut deiner Theorie nur Rotation.
Das heißt ich muß nur schauen das sich die Momente aufheben, dann hab ich keine Rotation mehr.
Dabei wär die Summe aller Kräfte egal. Weil jede Kraft nicht im Schwerpunkt sowieso nur Rotation (Moment) erzeugt.

http://www.physikerboard.de/files/drehmoment_528.jpg
Steel93



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Beitrag Steel93 Verfasst am: 17. Feb 2010 21:40    Titel: Antworten mit Zitat

Also ich glaube, dass ich es jetzt endlich kapiert habe!!
Ich habe mir das jetzt nochmal selbst versucht, zusammenzureimen. Ist es denn richtig, dass eine Kraft die an einem frei bewegbaren Körper angreift, eine Beschleunigung von F/m und ein Drehmoment von M=F*x erzeugt, wobei x der effektive Hebelarm ist ?????

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Zuletzt bearbeitet von Steel93 am 17. Feb 2010 21:59, insgesamt einmal bearbeitet
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Beitrag Steel93 Verfasst am: 17. Feb 2010 21:48    Titel: Antworten mit Zitat

Bei der Haftreibung FR am rollenden Rad wäre es ja dann so, oder:
M=FR*r (da Winkel=90°)
UND
a=FR/m

Allerdings muss man jetzt halt noch darauf achten, dass die Rollbedingung erfüllt ist.
Aber kann ich eine Antriebskraft allgemein als Kraft im Schwerpunkt annehmen, oder wie muss man da vorgehen?

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Beitrag VeryApe Verfasst am: 18. Feb 2010 15:19    Titel: Antworten mit Zitat

Jetzt stimmts.
Sicher kann man die Antriebskraft auch im Gesamtschwerpunkt betrachten, dabei muß aber immer bedenken wie diese dort zustande kommt.
Im Endeffekt erzeugt die Reibkraft diese Antriebskraft.
Das Antriebsmoment des Motors kann man sich vorstellen wie 2 gegensinnige Kräfte, die nur Rotation bewirken.
Somit ist die Reibkraft die einzige resultierende die eine beschleunigte Translation bewirkt.

Die Reibkraft wirkt im Achsenmittelpunkt Radmittelpunkt auf die Karroserie, weil der Teil des Moments von FR*x geht ja nicht auf die Karosserie über sondern verschwindet ja in der Rotation des Reifen.

willsd du diese jetzt als Antriebskraft im Schwerpunkt betrachten, darfsd du diese nach den Parallelverschiebungssatz in den Schwerpunkt transformieren. mußt aber berücksichtigen das da zusätzlich ein Moment entsteht.
Dieses Moment verändert die Gewichtsverteilung der Auflagerkräfte in den Rädern.
Hast du vorher zum Beispiel auf beiden Achsen gleiches Gewicht (Gesamtgewicht/2) so wird bei Beschleunigung nach vorne auf der hinteren Achse mehr Gewicht zu spüren sein als die Hälfte des Gesamtgewichtes.

Und du mußt auch berücksichtigen das das Antriebsmoment des Motors auch auf die Karosserie wirkt in entgegengesetzer Richtung, was weiter das Gewicht nach hinten verlagert.

Das Antriebsmoment entspricht ja I*alpha+Fr*x. Also wirkt eigentlich Fr*x auch auf die Karosserie.
Steel93



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Beitrag Steel93 Verfasst am: 18. Feb 2010 15:32    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, okay.

Aber nun wieder zu meiner Aufgabe:
Benötige ich denn da auch überhaupt diese ganze Sachen mit Drehmoment etc? Oder war das einfach nur ein (sehr hilfreicher, danke!) Einstieg?
Ich weiß nämlich noch nicht so richtig, wie ich jetzt an meine Zug-Aufgabe herangehen soll.
Ich denke mir halt, dass diese maximale Anhängelast durch die maximal mögliche Haftreibungskraft begrenzt werden könnte, was anderes könnt ich mir jetzt nicht vorstellen ... gib mir mal bitte nen Tipp smile
Und wie soll ich denn diese Fahrwiderstandszahl mit einbringen, weil eigentlich gilt für eine Reibungskraft ja immer irgendein Zusammenhang von FR=Konstante * Normalkraft. Dabei wäre hier ja dann µF die Konstante, aber was dann die Normalkraft??? Etwa doch die Gewichtskraft?

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Beitrag VeryApe Verfasst am: 18. Feb 2010 15:48    Titel: Antworten mit Zitat

Ein völlig rundes Rad das unter Rollbedingung rollt, rollt völlig reibungsfrei immer weiter und weiter.

Diese ganzen Fahrwiderstände resultieren daraus, das hier ständig drehmomente gegen die Rotation wirken. So ist die rollreibung nix anders als ein Versatzmoment von der Gewichtskraft und der Bodenkraft.
durch die Reifenabplattung wirkt die Gewichtskraft mit der Bodenkraft nicht mehr auf einer wirklinie sondern verschoben. Dadurch entsteht ein Moment das die Rotation verlangsamt. Somit reagiert die Haftreibung und bremst das Rad ab und somit den ganzen Zug, weil sie die Rollbedingung erfüllt haben will.

Siehe wikipedia Rollwiderstand.

Das heißt diese ganzen Wagons werden aufgrund von Lagerreibung und Rollreibung immer langsamer in der Rotation was sich durch die Reibkraft als verlangsamung in der Translation ausgibt.
Der Zug muß nun schauen das er mittels seiner Haftreibung auf den Antriebsrädern diese Bremskraft aufhebt.
Steel93



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Beitrag Steel93 Verfasst am: 18. Feb 2010 15:56    Titel: Antworten mit Zitat

Gilt jetzt für die Reibungskraft, die aufgrund vom Fahrwiderstand entsteht, folgendes?

So, die Kraft wirkt entgegen der Bewegungsrichtung. Zudem haben wir eine Antriebskraft FA und eine Haftreibungskraft Fh, welche eine Rotation und eine Translation bewirkt.

Kannst du mir noch weiterhelfen mit den Formeln???

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Beitrag VeryApe Verfasst am: 18. Feb 2010 18:53    Titel: Antworten mit Zitat

die Fahrwiderstands zahl ist





Die maximale Haftreibungskraft der Lok



Die Haftreibungskraft der Lok muß jetzt größer gleich sein als der Fahrwiderstand der Waggons.

Der Fahrwiderstand der Lok ist egal weil der durch das Antriebsmoment ausgeglichen werden kann dazu brauch ich keine Reibung im Boden. Zur Erinnerung die ganzen Fahrwiderstände entstehen aufgrund von Rotations verlangsamenden Drehmomenten, wohlgemerkt wenn wir zu den Fahrwiderständen nicht den Luftwiderstand hinzu zählen.

Ich hab aber schon in Büchern gesehen das die den Fahrwiderstand der Lok mit berücksichtigen, das ist aber Blödsinn.
weil ich dazu keine Reibung brauche im Boden um diesen zu überwinden.
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Beitrag Steel93 Verfasst am: 19. Feb 2010 19:28    Titel: Antworten mit Zitat

Ah ja okay! und wie komme ich denn darauf, dass "Die Haftreibungskraft der Lok muß jetzt größer gleich sein als der Fahrwiderstand der Waggons.
" ???
Ist es so:
Angenommen, der Zug bewege sich nach rechts. Jetzt muss man schauen, dass die Rollbedingung erfüllt ist, sprich, dass sich alle Drehmomente und Kräfte kompensieren. Also betrachtet man all diese:
(1) Antriebsmoment (im Uhrzeigersinn) wird durch das Drehmoment der Haftreibungskraft (folglich gegen den Uhrzeigersinn => Haftreibungskraft wirkt nach rechts!??) ausgeglichen
(2) Haftreibungskraft (nach rechts) und Fahrwiderstand (nach links) heben sich gegeseitig auf.

Gibt es auch eine Kraft, die durch das Antriebsmoment erzeugt wird? Ich glaube ja nicht, oder?

Aber wieso darf jetzt die Haftreibungskraft GRÖßER und gleich dem Fahrwiderstand sein?? Meinst du jetzt damit die maximale Haftriebungskraft, weil dann würde ichs verstehen; sonst nciht Augenzwinkern

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Beitrag VeryApe Verfasst am: 19. Feb 2010 20:08    Titel: Antworten mit Zitat

Schau mal du mußt doch mittlerweile verstehen, daß der einzige Grund warum sich der Zug nach vorwärts bewegt, die Haftreibung ist. weil sie eben gegen das Antriebsmoment wirkt und zwar so das die Rollbedingung ist.
Die Reibkraft kann aber jetzt nicht größer werden als die maximale Haftreibung weil sonst verfällt das in Gleitreibung und wir haben eine noch geringere Reibkraft.
Also die maximale Kraft mit der der Zug vorwärts beschleunigen kann ist seine Haftreibung in den Antriebsrädern, eine Erhöhung des Antriebsmoments bringt dann nichts mehr weil dann die Reibung in Gleitreibung verfällt und das Antriebsmoment nur noch die Räder drehen würde, und nur noch eine geringe Kraft nach vorn beschleunigen würde.

Auf die Waggons hinten dran wirkt aber kein Antriebsmoment auf sie wirkt einfach eine horizontale Kraft über die Kupplung übertragen, nämlich die ANtriebskraft des Zuges erzeugt durch dessen Haftreibungskraft.
bei konstanter Geschwindigkeit muß die Kraft gerade so groß sein wie die aufgrund von Rollreibung und Lagerreibung enstehende verzögerungskraft durch die Haftreibung in den Rädern des Waggons.
Im Waggon erzeugt die Reibkraft keine aNtriebskraft, sondern eine Verzögerungskraft. hier wirkt ja kein Antriebsmoment.

Was würde es bedeuten wenn die Haftreibung vom Zug genau gleich groß wär wie der Fahrwiderstand der Waggons.
Der Zug könnte nur seine Geschwindigkeit konstant halten, aber er könnte nicht beschleunigen. den mehr als die Haftreibungskraft kann er nicht beschleunigen.
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Beitrag VeryApe Verfasst am: 19. Feb 2010 20:10    Titel: Antworten mit Zitat

Ein Motor erzeugt immer ein Drehmoment.
willsd du statt einen Antriebsmoment, eine Antriebskraft haben. so müsstest du ein Raketentriebwerk auf den Zug bauen oder ein Strahltriebwerk.
Denn du erhälst nur eine Antriebskraft wenn du masse abstösst beim Auto soll aber der Motor bzw das Auto keine Teile verlieren Augenzwinkern sondern komplett bleiben.

Okay das Auto stösst verbrennungsgase aus aber bitte der Schub der da ensteht ist wohl vergleichbar mit der Kraft die entsteht wenn du Abgase aus den hinterteil lässt.
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