Optimale Masse beim Bobbycarweitsprung von Sprungschanze

Flying-Steffen · Gast

Meine Frage:
Hallo Physiker.
Bei uns findet in 2 Wochen ein Bobbycarweitsprungwettbewerb statt. Das Bobbycar darf modifiziert werden, muss aber noch erkennbar sein. Öl und Schmiestoffe sind nicht erlaubt, da der Sprung im Dorfteich endet.
Angefahren wird von einer 6 m hohen Schanze (Länge oder Winkel sind bisher leider noch nicht bekannt). Diese besteht aus OSB-Platten mit glattem PVC-Belag. Am Ende neigt sich der Schanzentisch wie beim Skisprung parallel zur Wasseroberfläche.

Für unser Team überlegen wir jetzt, wie wir das Ganze am besten angehen.
Wir hätten Fahrerkandidaten zwischen 50 und 100 kg zur Verfügung. Außerdem kann das Bobbycar beliebig mit Gewichten beschwert werden.

Auf der einen Seite möchten wir natürlich ein möglichst hohes Gewicht erreichen, um dem Luftwiderstand gut begegnen zu können und eine möglichst hohe Absprunggeschwindigkeit zu erreichen.
Auf der anderen Seite sollte das Gefährt inkl. Fahrer natürlich möglichst leicht sein, um so weit wie möglich zu fliegen.

Ich würde jetzt gerne (zumindest annähernd) ausrechnen, wie groß das optimale Gewicht wäre, mit dem wir starten müssen.

Meine Schulphysikkenntnisse sind leider über die Jahre schon etwas eingerostet. Kann mir jemand helfen?

Meine Ideen:
Wenn ich den Anlauf als schiefe Ebene betrachte könnte ich ja S=1/2 a t^2 nach t umstellen, so hätte ich die Zeit. Über v=a*t hätte ich auch die Geschwindigkeit. Allerdings wäre die Masse bei diesem idealisierten Vorgehen nicht berücksichtigt. Hat die Masse nur indirekten Einfluss, weil sie den Luftwiderstand besser überbrückt? Wie kann ich das in die Rechnnung mit einbeziehen?

Vielen Dank für Eure Hilfe

Beste Grüße

Steffen

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

DrStupid · Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5044

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3252

BobbyJack · Anmeldungsdatum: 04.11.2008 Beiträge: 112

Die Reibung ergibt sich ja als

Und deine Normalkraft kommt ja aus der Gewichtskraft - dh. je großer deine Gewichtskraft, desto größer auch deine Reibkraft.

Flying-Steffen · Gast

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

[quote="Flying-Steffen"[...]Was ist, wenn ich mit der gleichen Kraft einen Luftballon, einen Fußball und einen sehr schweren Medizinball werfe?
Dann fliegt der Fußball doch weiter als der schwere Medizinball.
[...]
Oder mal weiter gedacht: Wenn das Bobbycar unendlich schwer wäre, wäre die Reibungskraft so groß, dass es sich nicht mehr bewegen würde.[...][/quote]
Für die Kraft F, die Masse m und die Beschleunigung a gilt: F=m*a.
D.h. die Kraft du du aufwendest, um einen Medizinball zu beschleunigen (für gleiche Beschleunigung) ist größer als für einen Fußball und deutlich größer als für einen Luftballon. Dann kommt aber noch die Luftreibung hinzu, die ist nicht proportional zur Masse, sondern bewirkt eine zur Geschwindigkeit proportionale Gegenkraft. Somit sätzt sich deine Gesamtkraft wie folgt mit der Geschwindigkeit v zusammen (d,e Proportionalitätsfaktoren): Fges= m*d-v*e
Mit der Energie lässt sich dann die Endgeschwindigkeit abschätzen. E=- F*S (wenn S der Weg ist, entlang derer die Kraft wirkt, wobei in F auch noch ein Term für die Reibungskräfte enthalten sein sollte)
Was das unendlich schwere Bobbycar angeht, da dürfte deine Vermutung falsch sein, da auch die beschleunigende Kraft Proportional zur Masse ist. Wenn es dir also gelingt ein unendlich schweres Bobbycar auf die Rampe hoch zu kriegen, kannst du damit auch wieder runter fahren;-)

Flying Steffen · Gast

Um noch einmal auf die eigentliche Frage zurückzuführen:

Wie bekommen ich den weiteren Sprung hin?

1. Bobbycar mit Beton ausgießen und mit 100kg-Fahrer die Schanze runterschicken

2. Bobbycar leicht lassen und mit 50 kg-Fahrer springen lassen?

Leider haben wir vor dem Wettbewerb keine Testmöglichkeiten grübelnd

A.T. · Anmeldungsdatum: 06.02.2010 Beiträge: 343

Hirschin · Anmeldungsdatum: 16.09.2013 Beiträge: 8

Um die Geschwindigkeit zu erreichen würde ich das Bobbycar wie hier im Video umbauen: Unterbau raus und Kugellager an die Reifen:
https://www.youtube.com/watch?v=7vavefWC6X4

Gruß und viel Spaß!