Kippen oder Rutschen? < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Status: |
(Frage) beantwortet  | | Datum: | 13:34 Sa 08.07.2006 | | Autor: | pyro |
Hallo!
Diesmal habe ich eine wahrscheinlich sehr einfache Frage, und benötige nur eine kleine Hilfe.
Angenommen ein Quader steht auf dem Boden, und ich schiebe ihn
1) weit unten oder
2) recht weit oben
zur Seite, dann wird er ja in einem Fall beginnen zu kippen, im anderen zu rutschen. Dies hängt natürlich auch mit der Bodenreibung und dem Schwerpunkt zusammen, beides soll aber mal konstant sein.
[Externes Bild http://img204.imageshack.us/img204/2520/kippt9vk.gif]
Nun habe ich eine kleine Skizze gezeichnet, und wollte bitten, ob ihr mir daran zeigen könnt, was genau passiert. Also die Frage ist letztendlich nur: Wann rutscht der Quader, und wann beginnt er zu kippen? Es wäre also nett wenn ihr mir kurz erklären oder einzeichnen könntet, was für eine resultierende Kraft entsteht und wo genau diese wirkt, so dass daraus zu erkennen ist was geschieht (ist ja dann mit Autos z.B. ähnlich: FZentrifugal greift am Schwerpunkt an: Hoher Schwerpunkt -> Auto kippt da FZ oben angreift, niedriger Schwerpunkt -> Auto rutscht da FZ unten angreift, nur wie zeichen ich das ein)? Hoffe ihr habt verstanden was ich meine und könnt mir helfen!
gruß und danke
pyro
|
|
| |
|
ich würde das so einzeichnen:
[Dateianhang nicht öffentlich]
Zum Kippen des Quaders ist ein Drehmoment nötig, das kannst du dir ausrechnen:
Die schwarze Gewichtskraft läßt sich aufspalten in eine Kraft in Richtung Drehachse und eine Kraft senkrecht dazu (magenta). Letztere muß durch die rote Kraft kompensiert werden, damit der Quader kippt. Diese Kraft multipliziert mit dem Abstand zur Drehachse liefert dir das zum Kippen nötige Drehmoment.
Jetzt schau dir die Hebelwirkungen an, wenn du oben oder unten ansetzt. Die eingesetzte Kraft wird aufgespalten wie oben.
Oben ist der Hebelweg länger, daher brauchst du weniger Hebelkraft, und wegen des günstigen Winkels ist die aufzuwendende Kraft sehr klein. So klein, daß die Haftreibung nicht in Gleitreibung übergeht.
Unten, in grün, ist der Hebelarm etwas kleiner, so ist die benötigte Kraft auch etwas größer. Aber der Winkel ist alles andere als ideal, sodaß du eine riesige Kraft investieren mußt, um das Drehmoment zum Kippen zu erreichen. Der größte Teil der Kraft drückt auf die Drehachse. Zuviel, um im Bereich der Haftreibung zu bleiben, es fängt an zu rutschen.
Ich denke, nun sollte alles klar sein. wenn du weißt, welche seitliche kraft erforderlich ist, um von der Haftreibung in die Gleitreibung überzugehen, weißt du, wann der Quader kippt.
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: png) [nicht öffentlich]
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet | | Datum: | 14:53 So 09.07.2006 | | Autor: | pyro |
Danke, das hat mir schon sehr sehr geholfen in meinen Betrachtungen!
Jetzt noch eine kleine Frage, um das ganze zu festigen:
Angenommen ich fahre mit einem alten, schmalen, hohen Bus mit einem hohen Schwerpunkt durch die Gegend, wie sie früher gebaut wurden. Nun fahre ich in einer Kurve im Grenzbereich, also so dass ich nocht nicht kippe, die Reifen haften noch.
Nun bremse ich plötzlich. Wird durch die Bremsung der Schwerpunkt nun nur nach vorne verlagert, oder durch die Kurvenbewegung auch nach außen? Falls nur nach vorne würde ich sagen das dürfte nicht zum umkippen führen (höchstens dazu dass die Reifen hinten abheben und keine Haftung mehr haben, die vorderen durch die höhere Last evtl. auch nciht mehr). Oder wird der Schwerpunkt durch das Bremsen in der Kurve auch nach außen verlagert (mein Gefühl sagt ja) und der Bus würde so leichter umkippen? Ergo fahre ich im Grenzbereich in der Kurve, tippe auf die Bremse und liege dann auf der Seite? Wenn der Schwerpunkt nach außen kommt, wird ja nach der Zeichnung ein viel kleineres Drehmoment benötigt?
Danke schonmal und vor allem für die Gute Zeichnung!
pyro
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig  | | Datum: | 15:06 So 09.07.2006 | | Autor: | M.Rex |
> Danke, das hat mir schon sehr sehr geholfen in meinen
> Betrachtungen!
> Jetzt noch eine kleine Frage, um das ganze zu festigen:
>
> Angenommen ich fahre mit einem alten, schmalen, hohen Bus
> mit einem hohen Schwerpunkt durch die Gegend, wie sie
> früher gebaut wurden. Nun fahre ich in einer Kurve im
> Grenzbereich, also so dass ich nocht nicht kippe, die
> Reifen haften noch.
> Nun bremse ich plötzlich. Wird durch die Bremsung der
> Schwerpunkt nun nur nach vorne verlagert, oder durch die
> Kurvenbewegung auch nach außen? Falls nur nach vorne würde
> ich sagen das dürfte nicht zum umkippen führen (höchstens
> dazu dass die Reifen hinten abheben und keine Haftung mehr
> haben, die vorderen durch die höhere Last evtl. auch nciht
> mehr). Oder wird der Schwerpunkt durch das Bremsen in der
> Kurve auch nach außen verlagert (mein Gefühl sagt ja) und
> der Bus würde so leichter umkippen?
Hallo pyro,
Das ganze ist ein klare Fall von sowohl, als auch. Der Schwerpunkt des Busses beschreibt ja eine Kreisbewegung. Wenn du jetzt stark bremst, sorgt die Trägheit dafür, dass alles tangential beschleunigt wird. Im Bus heisst das, das alles, was nicht fest ist, nach "vorne rechts" fliegt, wenn du eine Linkskurve fährst, oder in einer Rechtskurve nach vorne links.
Wohin genau, und ob der Bus dann kippt, kannst du mit Hilfe der Zentripetalkraft berechnen.
> Ergo fahre ich im Grenzbereich in der Kurve, tippe auf die Bremse und
> liege dann auf der Seite? Wenn der Schwerpunkt nach außen kommt,
> wird ja nach der Zeichnung ein viel kleineres Drehmoment
> benötigt?
> Danke schonmal und vor allem für die Gute Zeichnung!
> pyro
>
Hilft das weiter?
Marius
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet | | Datum: | 15:18 So 09.07.2006 | | Autor: | pyro |
Hm, also ich verstehe das jetzt so:
Ich fahre mit einer konstanten Geschwindigkeit im Kreis, die Zentripetalkraft ist somit konstant (gleicher Kurvenradius, gleiche Geschwindigkeit).
Jetzt bremse ich LANGSAM: Der Schwerpunkt bleibt fast wo er ist, da die Geschwindigkeitsänderung klein ist, und die Zentripetalkraft sinkt, es passiert nichts, ich werde eben langsamer.
Nun bremse ich aber aprupt: Der Schwerpunkt "fliegt" solange ich bremse auch tangential nach außen, die Zentripetalkraft wird zwar kleiner, aber ist für den nach außen gerückten Schwerpunkt im ersten Moment noch zu hoch, somit kommt es zum Kippen (wenn die Reifen noch genug Seitenführungskraft aufbringen können).
Ist das richtig so?
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 15:22 So 09.07.2006 | | Autor: | M.Rex |
> Hm, also ich verstehe das jetzt so:
> Ich fahre mit einer konstanten Geschwindigkeit im Kreis,
> die Zentripetalkraft ist somit konstant (gleicher
> Kurvenradius, gleiche Geschwindigkeit).
> Jetzt bremse ich LANGSAM: Der Schwerpunkt bleibt fast wo
> er ist, da die Geschwindigkeitsänderung klein ist, und die
> Zentripetalkraft sinkt, es passiert nichts, ich werde eben
> langsamer.
> Nun bremse ich aber aprupt: Der Schwerpunkt "fliegt"
> solange ich bremse auch tangential nach außen, die
> Zentripetalkraft wird zwar kleiner, aber ist für den nach
> außen gerückten Schwerpunkt im ersten Moment noch zu hoch,
> somit kommt es zum Kippen (wenn die Reifen noch genug
> Seitenführungskraft aufbringen können).
> Ist das richtig so?
Yep, die Kraft, die am Bus angreift, ist ja Masse * Beschleunigung. (F = m a)
Da sich die Masse des Busses ja nicht ändert, ist die Kraft also proportional zur Beschleunigung, also zur Stärke der Bremsung.
Marius
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 15:25 So 09.07.2006 | | Autor: | pyro |
Danke, sehr schön. Ist wirklich enorm wieviel man aus dem Bauch raus richtig macht, ohne dass man genau weiß was vorgeht! Aber jetzt weiß ich es :)
Toll übrigens, wie schnell man hier Antworten bekommt!
Wie kann ich denn oben den Status von teilweise geklärt auf erledigt setzen?
pyro
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 15:31 So 09.07.2006 | | Autor: | M.Rex |
Unten unter deinen Artikeln erscheint ein Fenster mit verschiedenen Stati (oder heisst das anders?), die du deinem Artikel geben kannst.
Gruss
Marius
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 15:59 So 09.07.2006 | | Autor: | pyro |
Also unten sind mehrere Aktionen, aber nur bearbeiten etc..
Ganz unten rechts sind meine Artikel, aber da kann ich nirgends den Status ändern? Nur die Hilfe für die Statussymbole kann ich öffnen?? Es muss doch möglich sein dass ich dieses Forum bedienen kann *g*?
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 16:20 So 09.07.2006 | | Autor: | M.Rex |
Sonst mach ich das ganze "zu", indem ich noch ne Antwort schreibe.
So hat man das auch bei mir gemacht.
Marius
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 16:23 So 09.07.2006 | | Autor: | pyro |
Ja, bitte.
Ich kann zwar die beantworteten auf nicht beantwortet zurücksetzen, aber bei dem teilweise beantworteten geht nichts!
Danke :)
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 16:23 So 09.07.2006 | | Autor: | M.Rex |
Diese Antwort dient nur zum Status auf Beantwortet setzen
|
|
|
|
