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JulianB
Anmeldungsdatum: 11.12.2011
Beiträge: 3
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 JulianB Verfasst am: 11. Dez 2011 15:26 Titel: Luftwiderstand und Anpressdruck eines Formel-1-Wagens |
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Meine Frage:
Hallo liebe Physiker,
Ich bin in der zehnten Klasse und schreibe momentan eine Facharbeit über strömende Gase. Daher wollte ich berechnen, wieviel Prozent des Luftwiderstandes, der auf einen Formel 1 Wagen wirkt, dieser Wagen auf den Boden übertragen kann, da diese Fahrzeuge ja einen sehr ohen Anpressdruck haben. Nach meinen Berechnungen wäre die Kraft des Abtriebs jedoch höher, als die Kraft die auf den Wagen einwirkt, und das ist doch nicht möglich, oder?
Meine Ideen:
Zuerst habe ich also die Widerstandskraft berechnet:
 (dabei stehen \varrho für die dichte der Luft, v für die Geschwindigkeit und A für die Stirnfläche)
also: ^{2}}{2}*2,25m^{2} = 5568,8 \frac{kg*m}{s^{2}} = 5568,8N)
Der Luftwiderstand beträgt bei 240km/h (ca.66,6m/s), einem cw-Wert von 0,93 und einer Stirnfläche von 2,25m^{2} etwa 5570N. Dabei habe ich cw-Wert und Geschwindigkeit von Wikipedia (http://de.wikipedia.org/wiki/Anpressdruck), die Stirnfläche habe ich selbst berechnet.
Dann habe ich die Kraft berechnet, die der Wagen bei gleichen Bedingungen wie oben auf den Boden ausübt:
also: ^{2}}{2}*2,25m^{2} = 15987,97 \frac{kg*m}{s^{2}} = 15987,97N)
Wenn man also den höheren ca-Wert in die gleiche Formel einsezt, mit der man auch den cw-Wert berechnet hat, kommt man auf etwa 16kN Anpressdruck, die ja auch Wikipedia vorgibt, weswegen ich davon ausgehe, dass die Formel auch für den Anpressdruck zu verwenden ist.
Allerdings stellt sich mir dann die Frage, wie der Druck der auf den Boden wirkt größer sein kann, als die Kraft, die Frontal auf den Wagen einwirkt. Ich dachte, die Spoiler des Wagens wandeln die Luftwiderstandskraft so um, dass sie auf den Boden wirkt, aber dann könnte diese Kraft ja nicht größer als die Luftwiderstandkraft sein.
Ich würde mich sehr über eure Hilfe freuen und hoffe, dass die Formel, die mit dem Formeleditor erstellt worden lesbar sind!
Liebe Grüße, Julian |
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erkü
Anmeldungsdatum: 23.03.2008
Beiträge: 1414
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| erkü Verfasst am: 11. Dez 2011 18:27 Titel: Re: Luftwiderstand und Anpressdruck eines Formel-1-Wagens |
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| JulianB hat Folgendes geschrieben: | Meine Frage:
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Ich würde mich sehr über eure Hilfe freuen und hoffe, dass die Formel, die mit dem Formeleditor erstellt worden lesbar sind!
Liebe Grüße, Julian |
 Wieso hast Du (unnötige) Bedenken wg. der Lesbarkeit ?
Zu Deiner Frage:
Die Burschen sind ja Tiefflieger mit umgedrehten Flügeln. 
Bei einem normalen Flieger erzeugen die Flügel ja den Auftrieb, der größer sein muss als die Summe aus Luftwiderstand und Gewichtskraft, damit die ganze Chose oben bleibt und nicht runter fällt.
Alles klar ? 
Servus
_________________
Das Drehmoment ist der Moment, wo es zu drehen anfängt. :punk: |
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JulianB
Anmeldungsdatum: 11.12.2011
Beiträge: 3
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| JulianB Verfasst am: 11. Dez 2011 20:57 Titel: |
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Erstmal ganz vielen Dank für deine Antwort!
Also ist Fw nur die Kraft, die auf den Wagen von vorne einwirkt , und der Anpressdruck kann wesentlich größer sein? Beim Formel 1 Wagen würde dieser also fast das 3-fache der Kraft, die frontal auf ihn einwirkt, auf den bodenausüben, oder?
| Zitat: | | Bei einem normalen Flieger erzeugen die Flügel ja den Auftrieb, der größer sein muss als die Summe aus Luftwiderstand und Gewichtskraft, damit die ganze Chose oben bleibt und nicht runter fällt. |
also kann man berechnen ab wann ein Flugzeug fliegt, oder ein F1Wagen an der Decke eines Tunnesl fahren könte, indem Fa(Auftriebskraft) > Fw(Luftwiderstandskraft) + Fg(Gewichtskraft) sein muss?
LG, Julian |
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erkü
Anmeldungsdatum: 23.03.2008
Beiträge: 1414
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| erkü Verfasst am: 11. Dez 2011 22:34 Titel: |
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| JulianB hat Folgendes geschrieben: | | Erstmal ganz vielen Dank für deine Antwort! |
| JulianB hat Folgendes geschrieben: | | Also ist Fw nur die Kraft, die auf den Wagen von vorne einwirkt , und der Anpressdruck kann wesentlich größer sein? Beim Formel 1 Wagen würde dieser also fast das 3-fache der Kraft, die frontal auf ihn einwirkt, auf den bodenausüben, oder? |
Wenn der Beiwert  stimmt - was ich nicht beurteilen kann - JA !
Servus
_________________
Das Drehmoment ist der Moment, wo es zu drehen anfängt. :punk: |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 11. Dez 2011 23:04 Titel: Re: Luftwiderstand und Anpressdruck eines Formel-1-Wagens |
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| JulianB hat Folgendes geschrieben: | | Allerdings stellt sich mir dann die Frage, wie der Druck der auf den Boden wirkt größer sein kann, als die Kraft, die Frontal auf den Wagen einwirkt. Ich dachte, die Spoiler des Wagens wandeln die Luftwiderstandskraft so um, dass sie auf den Boden wirkt, aber dann könnte diese Kraft ja nicht größer als die Luftwiderstandkraft sein. |
Die Querkraft kommt dadurch zustande, dass der Luftstrom umgelenkt wird. Ohne Reibung und Turbulenz würde die Geschwindigkeit des Stroms bei einer Ablenkung um den Winkel  in Bewegungsrichtung um ) seines ursprünglichen Betrages abgebremst und senkrecht dazu um ) beschleunigt werden. Entsprechend gilt dann für das Verhältnis von Querkraft und Strömungswiderstand
}}{{1 - \cos \left( \alpha \right)}})
und das wird für kleine Winkel nicht nur größer als 1, sondern es geht sogar gegen unendlich. Da die Strömung in der Realität nie frei von Reibung und Turbulenz ist, sind die Verhältnisse in Wirklichkeit viel komplizierter, aber der Querkraftbeiwert kann auch hier viel größer als der Widerstandsbeiwert werden. Wenn das nicht so wäre, würde außer Senkrechtstartern kein Flugzeug vom Boden abheben. |
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JulianB
Anmeldungsdatum: 11.12.2011
Beiträge: 3
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| JulianB Verfasst am: 21. Dez 2011 17:05 Titel: |
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Vielen Dank euch beiden!
Vorallem die Formel von Dr.Stupid hilft mir sehr! Hast du davon irgendeine Quelle? Also ich glaube, dass das stimmt, kommen ja auch sehr reale Werte dabei herraus, wenn man mal Zahlen einsetzt, aber in der Facharbeit muss ich eben Quellen angeben, und da sieht "Quelle: Dr.Stupid" komisch aus
LG Julian |
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