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diedreilustigenvier
Anmeldungsdatum: 07.08.2019
Beiträge: 1
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 diedreilustigenvier Verfasst am: 07. Aug 2019 15:00 Titel: Beschleunigung im Auto |
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Meine Frage:
Hallo,
wir haben im Büro eine hitzige Diskussion :D
wenn ich mit einem Auto auf 100 km/h beschleunige und bei exakt 100 km/h die Kupplung betätige, beginnt das Auto unverzüglich langsamer zu werden oder wird es durch den "Schwung" der Beschleunigung noch ein wenig schneller?
Wie würde hier z.B. das Beschleunigungsdiagramm aussehen?
Meine Ideen:
Ein Teil von uns glaubt, dass die Beschleunigung direkt ins negative fällt.
(meiner Ansicht nach sieht die "kurve" im Diagramm wie ein Dreieck aus)
Vielen Dank im Voraus |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7232
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| Steffen Bühler Verfasst am: 07. Aug 2019 15:19 Titel: |
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Willkommen im Physikerboard!
Wie alle physikalischen Größen kann sich auch die Beschleunigung in der Realität nicht schlagartig ändern. Wenn Die Kupplung getreten wird, wird die Beschleunigung also innerhalb einer bestimmten Zeit heruntergehen. Wie schnell das ist, wird durch ihre Ableitung, den Ruck beschrieben.
Da sie somit noch eine Weile positiv bleibt, wird sich die Geschwindigkeit in dieser Zeit tatsächlich noch etwas erhöhen.
Viele Grüße
Steffen |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 07. Aug 2019 15:31 Titel: Re: Beschleunigung im Auto |
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Wozu Büroarbeit alles gut ist. 
Ohne Antrieb endet die Beschleunigung in Fahrtrichtung, es bleibt die (negative) Bremsbeschleunigung wg Reibung. Wobei übrigens (bei gleicher Antriebsleistung) die Beschleunigung bei wachsender Geschwindigkeit kleiner wird.
Nach dem Auskuppeln nimmt die Geschwindigkeit ab  und über Einzelheiten müßte man nachdenken... |
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3388
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| ML Verfasst am: 07. Aug 2019 15:58 Titel: |
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Hallo,
| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: |
Wie alle physikalischen Größen kann sich auch die Beschleunigung in der Realität nicht schlagartig ändern.
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ein wirkliches "Verbot" für unstetige Funktionen kenne ich nur im Hinblick auf Größen, die eine Energie darstellen.
Die Stromstärke in der Spule (Energie: 1/2 L I²) und die Spannung am Kondensator (Energie: 1/2 C U²) können nicht springen, die Stromstärke in einem Kondensator und die Spannung an einer Spule aber schon.
Kräfte können m. E. auch (zumindest in sehr guter Näherung) unstetig sein; ganz im Gegensatz zur Geschwindigkeit eines Körpers, der letztlich die kinetische Energie bestimmt.
Viele Grüße
Michael |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7232
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| Steffen Bühler Verfasst am: 07. Aug 2019 16:40 Titel: |
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| ML hat Folgendes geschrieben: | | Kräfte können m. E. auch (zumindest in sehr guter Näherung) unstetig sein |
Einverstanden. Aber einerseits wird der Kraftwechsel bei einem nicht starren Körper wie dem Auto nicht unendlich schnell stattfinden, nehme ich an. Hier müsste man wohl in die Finite-Elemente-Berechnung einsteigen.
Andererseits, und das wiegt mehr, wird die Kupplung ja von einem Menschen betätigt, der diese nicht in infinitesimal kurzer Zeit treten kann. Spätestens hier wird also eine gewisse Zeit für die Beschleunigungsänderung benötigt.
Sagen wir mal, die 100km/h sind in 10s erreicht, dann ist die Beschleunigung also 2,77m/s² gewesen. Wenn jetzt auch nur eine Zehntelsekunde benötigt wird, um die Kupplung zu treten und die Beschleunigung auf Null zu bringen, wird für die Geschwindigkeit nach dieser Zehntelsekunde bei linearer Abnahme der Beschleunigung  gelten. Das heißt, das Auto kommt noch auf 100,5km/h und wird erst dann langsamer. |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 07. Aug 2019 17:47 Titel: |
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| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: | ...
Sagen wir mal, die 100km/h sind in 10s erreicht, dann ist die Beschleunigung also 2,77m/s² gewesen. Wenn jetzt auch nur eine Zehntelsekunde benötigt wird, um die Kupplung zu treten und die Beschleunigung auf Null zu bringen, wird für die Geschwindigkeit nach dieser Zehntelsekunde bei linearer Abnahme der Beschleunigung gelten. Das heißt, das Auto kommt noch auf 100,5km/h und wird erst dann langsamer. |
Das ist jetzt aber eine andere Begründung als Deine erste (die falsch ist). Ich hätte die Aufgabe so verstanden, dass die Geschwindigkeit in dem Augenblick, in der keine Kraft mehr übertragen wird, also im völlig ausgekuppelten Zustand, gerade 100km/h beträgt. Von diesem Augenblick an ist de Beschleunigung wegen der fehlenden Antriebs-, aber noch verhandenen Roll- und Luftwiderstandskraft negativ.
Selbst wenn der Beginn der Kupplungsbetätigung als Bezugszeitpunkt gewählt wird, ist es fraglich, ob das Auto während der Kupplungsbetätigung noch beschleunigt wird. Zumindest dann, wenn das Auto vor Beginn der Kupplungsbetätigung mit konstant 100km/h fährt, wird die Beschleunigung von Beginn an negativ sein. |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5862
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 07. Aug 2019 17:50 Titel: |
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In dem Moment an dem die Kupplung getreten wird, ist das Fahrzeug antriebslos d.h. die Beschleunigung ist = 0.
Die zu diesem Zeitpunkt erreichte Geschwindigkeit ist die Maximalgeschwindigkeit, welche dann wg. Reibung (Luftwiderstand, Rollreibung) abnimmt - wie von franz bereits ausgeführt.
Der Luftwiderstand hängt vom Quadrat der Geschwindigkeit ab. |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 07. Aug 2019 18:22 Titel: |
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| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: |
Sagen wir mal, die 100km/h sind in 10s erreicht, dann ist die Beschleunigung also 2,77m/s² gewesen. |
Konstante Antriebsleistung P und fehlende Reibung angenommen
=\sqrt{\frac{2Pt}{m}}{,}\ a(t)=\sqrt{\frac{P}{2mt}})
führt zu abnehmender Beschleunigung. |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7232
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| Steffen Bühler Verfasst am: 08. Aug 2019 09:02 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Das ist jetzt aber eine andere Begründung als Deine erste (die falsch ist). |
Ja, ich gebe zu, ich hatte Zweifel und bin deswegen ausgewichen.
Dennoch halte ich die erste Aussage nach wie vor für korrekt. Das "non facit saltus" gilt meines Erachtens auch hier. Es braucht eben alles seine Zeit, auch die Änderung der Beschleunigung und sogar die Änderung dieser Änderung und so weiter. Eine interessante Arbeit dazu findet sich hier.
Letztlich liegt das, wie geschrieben, daran, dass es keinen starren Körper gibt. Lass die Kupplung meinetwegen wirklich blitzartig entkuppeln bzw. die Motorwelle brechen, jedenfalls die Antriebskraft des Motors auf die Welle unstetig auf Null gehen. Die einzelnen Masse-Feder-Systeme bis zum Bodenkontakt der Reifen werden mit einer Zeitkonstante antworten. Und wenn es eine Tausendstelsekunde ist, aber es wird dauern. Und in dieser Zeit ist die Beschleunigung noch positiv.
Viele Grüße
Steffen |
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3388
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| ML Verfasst am: 08. Aug 2019 12:55 Titel: |
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Hallo,
| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: |
Letztlich liegt das, wie geschrieben, daran, dass es keinen starren Körper gibt. Lass die Kupplung meinetwegen wirklich blitzartig entkuppeln bzw. die Motorwelle brechen, jedenfalls die Antriebskraft des Motors auf die Welle unstetig auf Null gehen. Die einzelnen Masse-Feder-Systeme bis zum Bodenkontakt der Reifen werden mit einer Zeitkonstante antworten. Und wenn es eine Tausendstelsekunde ist, aber es wird dauern. Und in dieser Zeit ist die Beschleunigung noch positiv.
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Ja, es braucht eine Weile, bis die Mechanik nach dem Treten der Kupplung den Motor abkoppelt. Aber würdest Du die Totzeit, die Du gerade beschrieben hast, mit den Worten "Schwung der Beschleunigung" bezeichnen, wie im ursprünglichen Post zu lesen ist?
Sicher sind wir uns einig, dass nach dem vollendeten Kupplungsvorgang (inkl. Abtrennen des Motors) die Geschwindigkeit allenfalls noch dann ansteigt, wenn das Auto bergab fährt und nicht -- aufgrund des ominösen "Schwungs der Beschleunigung" -- noch einige Sekunden anhält.
Ich glaube, das Problem ist hier die Fragestellung, die nicht ganz scharf ist. Vielleicht sollten die Bürodiskutanten die Diskussion auf die Freizeit und den Biergarten verlegen ;-)
Viele Grüße
Michael |
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