Roll- und Walkwiderstand

Josephine · Anmeldungsdatum: 20.04.2010 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo,
ich sitze vor einer Aufgabe und komme einfach nicht auf einen grünen Zweig. Wäre lieb, wenn mir jemand helfen könnte.

Die Aufgabe:
Ein Fahrradfahrer(Systemgewicht = 75kg) fährt mit einer Geschwindigkeit v=10m/s. Der Reibkoeffizient zwischen Straße und Reifen "mü"1=0,55
und der Reibkoeffizient zwischen Bremssattel und Felge "mü"2=0,6
Der Bremsweg soll genau 50m betragen.
Zu berechnen ist die Größe der Kraftwirkung auf die Felge, die von der Bremse ausgeht.

Wir sollen die Größe der Kraftwirkung auf eine Fahrradfelge, die von der Bremse ausgeht, berechnen.

Meine Ideen:
Als erstes habe ich mir überlegt den Rollwiderstand zu berechnen:

Froll= mü1*m*g = 404,66 N

Dann habe ich die Rollwiderstandleistung berechnet, um die Geschwindigkeit mit einzubeziehen

Pr=Froll*v = 4046,6 W
(brauch ich diese überhaupt?)

Hatte mir dann noch überlegt die Reibungsarbeit zu berechnen.

W = mü2*Fg*s

Aber weiß nicht ob ich die brauche.

Bei der Bremsung an sich wirken ja beide mü's zusammen, da sie ja beide eine bremsende Wirkung haben.
Vielleicht könnte mir mal jemand noch einen Tipp geben wie der nächste Schritt aussieht, da ich gerade etwas in der Luft hänge.

Danke für eure Hilfe. smile

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

hm ich check schon wieder einiges nicht.

hm der Reibkoeffizent zwischen Strasse und Fahrbahn hat nix mit dem Rollwiderstand zu tun, das is eine andere Geschichte.
Daraus ergibt sich die Haftreibung die maximale Verzögerungskraft.

Die Kräfte am Fahrrad beim Bremsen sind etwas komplizierter.
Unter anderem funktioniert das im Endeffekt so,

daß die Bremsen ein Bremsmoment auf das Rad ausüben, sprich eigentlich eine Bremskraft und die gegenkraft zum Moment kommt aus der Achslagerung.
Das Rad dreht sich dadurch langsamer und somit bremst es die Haftreibung ab das die Rollbedingung erfüllt ist.

siehe Skizze. Das Bremsmoment wirkt gleichzeitig als reactio in entgegengesetzter Richtung auf den Rahmen, bei ungünstigen verhältnissen, hier vorderradbremse hauts dich auf die schnauze.

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Deswegen folgende Frage.

Steht da irgendwas von blockierenden Rädern, dann fällt das ganze um die Bremsen herum weg, aber dann frag ich mich wieder für was die den Reibwert der Bremsen angegeben haben.

Ich glaub das ist schon wieder so ein Pfusch beispiel eines Lehrers der sich eigentlich gar nicht auskennt.

Weil die Bremskraft an sich hat keine Auswirkung als Kraft auf den Bremseffekt sondern nur als Moment das auf das Rad wirkt.
Dazu bräuchten wir aber den Abstand zwischen Achslagerung und bremsenangriffspunkt und gleichzeitig das Trägheitsmoment des Rades.
Alles andere ist pfusch.

Annja · Anmeldungsdatum: 20.04.2010 Beiträge: 5

Nein, von blockierenden Rädern steht da nichts.

Und wenn ich mir das in Wirklichkeit vorstelle, dann muss ich sagen, dass ich nicht glaube, dass es einen bei 36km/h nach vor über schmeißt, wenn die Bremsung auf 50m verteilt ist.

Und wieso hat deiner Meinung nach der Reibkoeffizent zwischen Strasse und Fahrbahn hat nichts mit dem Rollwiderstand zu tun?
Wenn ich mit dem Rad unterwegs bin und nicht mehr in die Pedale trete, da komme ich ja dann irgendwann zum stehen. Also bremst mich der Widerstand ja doch ab!?

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

da hast du schon recht das es dich bei 36kmh auf 50meter nicht nach vorne schmeißt. Das sind aber auch keine ungünstigen Verhältnisse.

Ich wollte dir damit auch nur zeigen das die Bremskraft eigentlich keine Rolle als Kraft spielt.
Also man kann nicht rechnen Kraft * mü =Bremskraft und das ist dann die Kraft die das Rad bremst.
das ist völliger physikalischer Blödsinn. Da gehts eben um Momente.

zum zweiten Teil deiner Frage. Der Rollwiderstand ist keine Sache einer äußeren reibung so dass du dir das vorstellst das das Rad da am Boden reibt und deswegen abgebremst wird, wie wenn du einen Tisch über den Boden schiebst sondern, die Bremsung entsteht aufgrund innerer Reibung , also Verformung des Rades.
im Klartext heißt das, das die Gewichtskraft nicht mehr auf einer wirklinie mit der Bodenauflagekraft steht und somit ein Versatzmoment entsteht, das das Rad wieder in der Rotation bremst und die Haftreibung bremst es dadurch translatorisch.

Das ist aber auch glaub ich zu kompliziert für deine Schulstufe, aber ich weiß eben überhaupt nicht wie ich dir helfen soll, das sich das Beispiel für mich von den Angaben her schon als völlig physikalischer Blödsinn darstellt.
Aber vielleicht kann dir ein anderer helfen. Was sich dein Lehrer dabei gedacht hat weiß ich nicht. oder ist das etwa sogar aus einen Lehrbuch, dann wärs ja noch katastrophaler.

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Annja · Anmeldungsdatum: 20.04.2010 Beiträge: 5

Wie soll ich denn das erst machen Augenzwinkern

Aber es ist ja nicht direkt Schulstufe sondern Studium 6.Semester smile

Ada · Gast

Also ich sehe das so
a=1m/s^2.Das entspricht 75N.Das durch 0.6=125N auf die Bremsbacken

Annja · Anmeldungsdatum: 20.04.2010 Beiträge: 5

Was ist das dann für eine Formel in der ich die 75N durch die 0,6 teilen muss?

Die Beschleunigung a und die 75N hab ich auch, aber wusste nicht, wie ich die 75N mit einbeziehe.
Aber klingt schon mal gut smile

Edit:
Aber da fehlt doch noch der Reibkoeffinzient zwischen Str. und Reifen ?

Ada · Gast

Aber da fehlt doch noch der Reibkoeffinzient zwischen Str. und Reifen ?

Der gibt nur die maximale Bremskraft an.Deine 405N

Man braucht ihn nicht (siehe VeryApe)

Das 0.6 ist der senkrechte Wirkungsgrad

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

sag jetzt bloss du studierst physik?

Die Kraftberechnung stimmt mal.

Die 75 Newton wär die Kraft mit der die Haftreibung auf die Räder wirkt und so das komplette fahrrad abbremst.

Aber um jetzt die Bremskraft in den Bremsbacken zu ermitteln, wirds etwas komplizierte.

1. wir benötigen das Trägheitsmoment des Rades aufgrund dessen können wir aufgrund der rollbedingung mit der sich dadurch ergebenden winkelverzögerung auf das benötigte Bremsdrehmoment schließen.

2. Das Bremsdrehmoment teilt sich auf in einer seits das durch die Bremsbacken und Achslagerung erzeugte Drehmoment.
und zweitens in das durch den Rollwiderstand erzeugte Versatzdrehmoment das in Reifenverformung aufgeht.

Für das drehmoment der Bremsbacken und AChslagerung benötigen wir dessen Normalabstand. Für das Versatzmoment des Rollwiderstands reicht der Rollwiderstandsbeiwert.

3. Das Drehmoment der Bremsbacken und Achslagerund dividiert durch den Normalabstand ergibt die Bremsbackenkraft. Diese durch den reibwert der Bremsbacken. ergibt die Backen Normalkraft.

Einige wichtige angaben fehlen jedoch in der Angabe.

Ferner wieviel backen sind im Eingriff zwei oder vier (voder +hinterradbremse)?

>> · Gast

Hallo VeryApe

Du liegst falsch.Du hast das was in der Aufgabe gegeben ist
Das reicht für eine Abschätzung

Annja · Anmeldungsdatum: 20.04.2010 Beiträge: 5

Nein.

Ich denke so kompliziert soll das nicht werden.
Es soll "nur" die Kraft/Energie mit der sich das Rad nach "vorn" bewegt berechnet werden und dann die kraft mit der man die Bremsbacke an die Felge drückt, dass das Rad nach 50m bei dem gegebenen "mü"von 0,6 zum stehen kommt

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Annja · Anmeldungsdatum: 20.04.2010 Beiträge: 5

Habe nochmal nachgeschaut

Als Randbedingungen bzw Forderungen wurd enoch folgendes erwähnt.

nur Vorderradbremse-> Erzeugen Kipppunkt unter Vorderrad -> ansetzen des Hebels -> dort greift Kraft durch Trägheit des Fahrers -> entgegenwirkendes Moment

GG-Bedingungen:
M (F(x)) = M(F(y))

Ist dass das was du mit der Zeichung ausdrücken wolltest?

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

okay wenn man nun annimmt das man für das Abbremsen der Rotation der Räder kein Moment benötigt und die Bremsbacken genau am Radius des Reifens angreifen wie die Haftreibung.
Dann kannsd du das so berechnen. wie dir das ada geschrieben hat.
Das wäre dann wie >> geschrieben hat anscheinend eine sehr grobe Abschätzung.
Wobei ich nicht glaube das das Ergebnis mit 125 Newton stimmt. denn es sind ja zwei Bremsbacken und von jeder wird eine Reibkraft erzeugt. dann hätt ich eigentlich die doppelt gewollte Reibkraft.

Kann es sein das die Berücksichtigung des Rollwiderstands eine Idee von dir war, ansonsten fehlen Angaben.

Die Frage wär dann noch für was der Reibwert zwischen Boden und Strasse gegeben ist.