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Kräfte beim Motor
Universität / Fachhochschule
Sonstiges
Tags: Physik
 
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Nabend Nun wir nehmen grad das Thema Leistung usw. durch. Jetzt hab ich mir die Frage gestellt, wenn ich einen Motor habe, der die maximale Leistung von kW hat, wie werden dann die Kräfte beim beschleunigen aufgeteilt? Die Frage ist, wie ist die maximale Geschwindigkeit bei einer Reibungskraft von . Dass ich jetzt mit der Formel rechnen kann, ist mir klar. Nur hab ich jetzt ein kleines Verständnisproblem. Befindet sich das Auto in der maximalen Geschwindigkeit, so ist die resultierende Kraft die aufgewendete Kraft des Motors ist . Nur davor, beim beschleunigen, sollte die Kraft ja linear mit der höheren Geschwindigkeit abnehmen, wenn wir mit der Leistung von kW rechnen. Also ist die logische Folgerung daraus, dass das Auto am Anfang mehr Kraft aufwenden muss, um zu beschleunigen als gegen Schluss, wo es schon eine hohe Geschwindigkeit hat, stimmt das so? Hat das vielleicht was mit dem Trägheitsgesetz zu tun? Nimmt die Kraft so lange ab, bis das Auto alle Leistung verwenden muss, um es mit der selben Geschwindigkeit weiter fahren zu lassen. Vielen Dank für die Erklärung! |
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Hallo wenn du von resultierender Kraft redest heisst das doch nur dass die Motorkrafr, -übertragen auf die Räder- gleich der Reibungskraft ist. Wie willst du beschleunigen, mit konstanter Leistung? dann drehen Wahrscheinlichkeit die Räder durch, oder mit konstanter Kraft? Schwierig wird es dazu noch, dass du ja eigentlich dabei schalten musst, die Kraft des Motors also anders auf die Räder übertragen wird. meist geht man nicht von Motorkraft, sondern von dessen Drehmoment aus. du musst also genauer beschreiben, wie du auf die Höchstgeschwindigkeit kommen willst. anfangs ist der Luftwiderstand sehr klein, er wächst mit deshalb brauchst du weniger Kraft für dieselbe Beschleunigung, ab so ca 30km/h brauchst du dann Kraft gegen die Luftreibung und zum Beschleunigen, der Anteil für die Reibung wächst wie gesagt mit ab etwa da. Gruß ledum |
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Naja, dann machen wir das ganze halt mit Drehmoment. Im ersten Gang muss das Drehmoment grösser sein als im letzten, kann das sein? Weil der Körper am Anfang noch träger ist als am Schluss, weil da bedeutet ja die Trägheit, dass er die Geschwindigkeit beibehalten möchte, und am Anfang bedeutet sie, dass er stillstehen bleiben möchte? |
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FÜr dieses Gedankenexperiment setzen wir zunächst mal voraus, dass der Motor konstante Leistung liefert und das Getriebe stufenlos die Leistung in allen Geschwindigkeiten umsetzt. Leistung = Arbeit / Zeit Arbeit = Kraft mal Weg Weg / Zeit = Geschwindigkeit alles zusammengebastelt ergibt: Leistung = Kraft mal Geschwindigkeit Mit zunehmender Geschwindigkeit nimmt also die Kraft, die den Karren vorantreibt immer mehr ab. Nehmen wir an, dass die Rollreibung linear sei, dann haben wir eine Kraft, die dem Motor entgegen wirkt. Dann kommt noch eventuell der Luftwiderstand hinzu, der quadratisch modelliert wird und somit eine nichtlineare Funktion in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit bietet. Die Kraft des Motors abzüglich Rollreibungskraft und Luftwiderstandskraft verbleibt, um die Karre zu beschleunigen. Durch die Beschleunigung verändert sich die Geschwindigkeit ständig. Dazu kann man einen hübschen DGL-Ansatz machen, der leider nicht (mit den üblichen Schulmitteln) lösbar ist. Lässt man die blöde Luftgeschichte weg, kann man das noch berechnen. |
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Hallo Der Körper hat immer dieselbe Masse, also immer dieselbe "Trägheit" um ihn in von 0 auf 10km/h oder von 20km/h auf 30km/h zu beschleunigen braucht man dieselbe Beschleunigungskrsft, nur von 100km/h auf wieder dieselbe Beschleunigungskraft, aber jetzt noch zusätzlich die Kraft um die erhebliche Luftreibung zu überwinden. Gruß ledum |
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Ja, genau so hab ich mir das auch überlegt. Aber wieso nimmt denn die Kraft immer mehr ab mit zunehmender Geschwindigkeit? Wenn du mir das beantworten könntest, wär ich sehr glücklich, weil das ist genau das, was mich interessiert, ob es da ne nachvollziehbare Erklärung dafür gibt? Vielen Dank für die Antworten |
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anonymous 14:06 Uhr, 10.03.2017 |
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Guck dir mal die Kettenschaltung an (d)einem Fahrrad an. Eine Umdrehung am Treter bedeutet, du bewegst die Kette um so viele Glieder, wie das vordere Kettenrad Zähne hat. Nehmen wir der Einfachheit halber mal an, es wären Kettenglieder (es sind in der Praxis deutlich weniger). Betrachte jetzt mal den Kettenrädersatz am Hinterrad. Je höher du schaltest, desto kleiner werden die Zahnräder . desto weniger Zähne haben sie, . desto öfters dreht das Hinterrad (denn es dreht sich ja -mal) . desto schneller fährt das Fahrrad. Das heist aber auch: je kleiner die Zahnräder werden desto kleiner wird deren Radius/Durchmesser desto kleiner wird das Drehmoment am Hinterrad desto kleiner also die Antriebskraft. Das ist das Prinzip aller Getriebe, auch im Auto, wenn dort auch verdeckter. Ein Getriebe bietet mehrere Übersetzungen. Je kleiner die Übersetzung desto höher die Geschwindigkeit aber desto kleiner die Antriebskraft. Das Produkt aus Geschwindigkeit*Kraft aber bleibt immer gleich, eben weil physikalisch Leistung = Kraft Geschwindigkeit und die Leistung ist eben nun mal durch den Motor gegeben. |
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