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[quote="DerBoy"][b]Meine Frage:[/b] Ein Auto mit Hinterradantrieb fährt einen Berg mit einem Steigungswinkel [latex]\alpha[/latex] hinauf. gegeben ist v=const das Auto fährt mit konstanter Geschwindigkeit m : Achsenabstand s : Abstand zwischen Autoschwerpunkt und Boden, der Schwerpunkt liegt mittig [latex]\mu [/latex]: Haftreibungskoeffizient zwischen Reifen und Boden Die Aufgabe ist [latex]\alpha[/latex] zu berechnen. [b]Meine Ideen:[/b] Die Summe der Kräfte, die in x-Richtung bzw. y-Richtung wirken, muss 0 sein. In x-Richtung wirken die Haftreibungskraft F_R und die Hangabtriebskraft F_H der Antriebskraft F_A des Autos entgegen: [latex] F_{A} - F_{R} - F_{H} = 0 [/latex] [latex] F_{A} = F_{R} + F_{H}= \mu \cdot F_{N1}+mg \cdot sin(\alpha)=F_{A} \qquad (1)[/latex] In y-Richtung wirkt die Gewichtskraft und die Normalkraft [latex] F_{N1}[/latex] des Hinterrads und des Vorderrads [latex] F_{N2}[/latex]: [latex] F_{N1} + F_{N2} -F_{G} \cdot cos \alpha =0 \qquad (2)[/latex]. Die Summe der Drehmomente ist gleich Null: [latex] F_{A} \cdot s -F_{N1} \cdot \frac{m}{2}+ F_{N2} \cdot \frac{m}{2}=0 \qquad (3)[/latex] Dann habe ich aber nur 3 Gleichungen und 4 Unbekannte [latex] F_{N1}[/latex], [latex] F_{N2}[/latex],[latex] F_{A}[/latex] und [latex] \alpha [/latex]. Mir fehlt noch eine Beziehung zwischen den Größen. Kann mir da jemand weiterhelfen? Vielen Dank im Voraus[/quote]
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VeryApe
Verfasst am: 24. Jan 2016 13:59
Titel:
Vielleicht einmal die erste tiefgreifende Erkenntnis auf dem Weg zum Licht.
1) Ein Motor jeglicher Art erzeugt ein Drehmoment und zwar ein Drehmoment aufgrund Kräftepaar da gibt es keinerlei translatorische resultierende Wirkung. Das kennzeichnet man mit so einem gebogenen Vektor, hast du vielleicht schon mal gesehen.
2)jetzt stell dir mal eine komplett glatte Fläche vor am Hang, was passiert wenn du aufs Gas steigst-> Motor drehmoment auf Rad->
Antriebsrad dreht sich durch, und die Gewichtskraft wirkt froh und munter weiter das Auto bewegt sich nach unten.
wer oder was kann jetzt nur verhindern das sich das Auto nach unten bewegt? Bingo Reibung.
Also 2te Erkenntnis. Das Motormoment bzw der Motor erzeugt erst mit Hilfe der Reibung an der Antriebsachse eine Antriebskraft. Die Antriebskraft kann daher nichts anderes sein als die Reibkraft.
3) Wie die Reibkraft vom Motormoment abhängt erkläre ich nicht, das habe ich glaube ich hier schon zehntausendmal erklärt.
Stichworte -> Haftreibung -> Rollbedingung- Kräfte und Momente am Antriebsrad - was ist eigentlich der Rollwiderstand->ein Bremsmoment und keine Kraft.
4)
Der Schwerpunkt des Autos befindet sich mittig zwischen den Rädern in einer Höhe s vom Boden.
Wenn ich a als Achsenabstand habe gilt für die Drehmomente:
Formel.......
Ich versteh noch nicht so ganz, wie ich da den Maximalwinkel berechnen kann.
Im Drehmomentansatz gehts um drehen daher wirsd du hier nur den winkel ermitteln können bei dem es zu keiner Verdrehung kommt. in translatorischer Sicht mußt Kräfte nach Newton bemühen.
Für den Drehmomentansatz brauchst du doch nur für FA die Gewichtskomponente in Hangabtrieb einsetzen, weil es geht ja hier das der Körper sich konstant nach oben bewegt und diese Gewichtskomponente hängt ja vom Winkel ab, oder nicht?
Dabei gehts ob das Auto kippt oder nicht.
für den translatorische Fall geht es darum ob es raufkommt oder beginnt durchzurutschen.
da gilt das was du schon geschrieben hast FR<=FH und FR ist ja FA und nichts anderes.
DerBoy
Verfasst am: 23. Jan 2016 22:46
Titel:
Vielen Dank für die schnelle Antwort
Ja, in der Aufgabe war nach dem maximal möglichen Winkel gefragt
as_string hat Folgendes geschrieben:
Allerdings ist wahrscheinlich nach dem maximal möglichen Winkel gefragt und dabei ist die Haftreibung gleich der Antriebskraft.
Ich versteh nicht so ganz, warum auch bei einer schiefen Ebene die Antriebskraft gleich der Haftreibung ist. Die Haftreibung, die Hangabtriebskraft und die Antriebskraft liegen in der x-Richtung, wenn ich die Achse parallel zum Boden wähle. Dann müsste doch eigentlich die Hangabtriebskraft dafür sorgen dass das Auto bergab rollt. Die Antriebskraft wirkt entgegengesetzt, sowie doch eigentlich auch die Haftreibung??? (In der Aufgabe war der Haftreibungkoeffizient
gegeben, von Rollreibung stand da nichts).
Denn wenn ich z. B. berechnen möchte, wie goß der Winkel sein muss, damit eine Kiste auf einer schiefen Ebene zu rutschen beginnt, gilt doch auch
(bzw.
, damit die Kiste zu rutschen beginnt)
Mir ist die Richtung der Käfte 3 Kräfte F_H, F_R und F_A nicht so ganz klar.
as_string hat Folgendes geschrieben:
Du hast m doppelt verwendet, das solltest Du nicht tun!
Der Schwerpunkt des Autos befindet sich mittig zwischen den Rädern in einer Höhe s vom Boden.
Wenn ich a als Achsenabstand habe gilt für die Drehmomente:
Ich versteh noch nicht so ganz, wie ich da den Maximalwinkel berechnen kann
as_string
Verfasst am: 23. Jan 2016 20:25
Titel:
Ich denke, dass die Haftreibung nicht der Bewegung entgegen wirkt, sondern erst die Übertragung der Antriebskraft auf den Boden ermöglicht. Du denkst da wohl eher an die Rollreibung, der ist aber relativ dazu recht klein und soll offenbar vernachlässigt werden, weil er nicht erwähnt ist.
Du hast leider auch die Frage nicht komplett wiedergegeben. Der Winkel kann natürlich auch sehr klein sein. Allerdings ist wahrscheinlich nach dem maximal möglichen Winkel gefragt und dabei ist die Haftreibung gleich der Antriebskraft.
Außerdem gibt es noch eine weitere Obergrenze für den Winkel: das Auto könnte irgendwann nach hinten überkippen, wenn die Haftreibung groß genug wäre. Das wäre allerdings wohl eher bei einem Motorrad möglich als bei einem Auto, checkerboard wie ich es trotzdem noch.
Du hast m doppelt verwendet, das solltest Du nicht tun!
Gruß
Marco
DerBoy
Verfasst am: 23. Jan 2016 19:50
Titel: Auto fährt mit Hinterradantrieb schiefe Ebene hinauf
Meine Frage:
Ein Auto mit Hinterradantrieb fährt einen Berg mit einem Steigungswinkel
hinauf.
gegeben ist
v=const das Auto fährt mit konstanter Geschwindigkeit
m : Achsenabstand
s : Abstand zwischen Autoschwerpunkt und Boden, der Schwerpunkt liegt mittig
: Haftreibungskoeffizient zwischen Reifen und Boden
Die Aufgabe ist
zu berechnen.
Meine Ideen:
Die Summe der Kräfte, die in x-Richtung bzw. y-Richtung wirken, muss 0 sein.
In x-Richtung wirken die Haftreibungskraft F_R und die Hangabtriebskraft F_H der Antriebskraft F_A des Autos entgegen:
In y-Richtung wirkt die Gewichtskraft und die Normalkraft
des Hinterrads und des Vorderrads
:
.
Die Summe der Drehmomente ist gleich Null:
Dann habe ich aber nur 3 Gleichungen und 4 Unbekannte
,
,
und
.
Mir fehlt noch eine Beziehung zwischen den Größen.
Kann mir da jemand weiterhelfen?
Vielen Dank im Voraus