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Längerer Bremsweg durch mehr Masse?
Hi,
ich stecke mit einem Kollegen in einer Diskussion fest. Es geht darum, ob der Bremsweg bei höherer Zuladung grundsätzlich länger wird, oder nur unter bestimmten Bedingungen.
Meine Behauptung ist:
Der Bremsweg bei einem normalen Fahrzeug (ohne Formel1 mit künstliche Erhöhung der Normalkraft durch Flügel), hängt davon ab, wieviel Kraft der Reifen übertragen kann.
Als Beispiel:
Wir haben einen Reifen, der nur 2500N an Bremskraft übertragen könnte. F(R)=2500 N
Wir gehen jetzt von einem Reibungskoeffizieten von my=1 aus, ebener Strecker, keine dyn. Radlastverteilung, wir bremsen mit 100% vorne.
Die Bremsanlage selbst ist ausreichend dimensioniert und niegt nicht zum Fading.
Bei einem Motorrad mit 350kg Masse könnte ich dann also mit knapp 7,14 m/s^2 verzögern.
F=m*a=350kg*7,14m/s^2=2499N
Wenn das Motorrad nun 500kg Masse hätte, wäre meine Verzögerung nur noch bei 5m/s^2, bis ich den Reifen an seine Grenze bringe.
F=m*a=500kg*5m/s^2=2500N
Im Umkehrschluss folgt für mich daraus: Unter o.g. Bedingungen, die sehr stark idealisiert sind, kann es sein, dass z.B. ein vollbeladenes Auto den gleichen Bremsweg hat, wie ein leeres. Es hängt nur davon ab, ob der Reifen bei höherer Masse noch die Bremskraft übertragen kann. Das Limit der Verzögerung wird bestimmt durch a=my*g
Habe ich irgendwo einen Fehler bei diesen Überlegungen gemacht?
Viele Grüsse
Rob
Beste Antwort im Thema
Na.. du hattest ja 13 Jahre Zeit zum Nachrechnen....
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57 Antworten
oh man,.... ich habe KEIN wort verstanden :)
muss man dafür studiern? Physik oder sowas ;)
Du hast vergessen die Bremsstrecke anhand der Beschleunigung auszurechnen.
durch eine geringere beschleunigung ist die bremsstrecke länger. also bremst ein voll beladenes auto auf einer längeren strecke als ein leeres.
Grundsätzlich..
..würd ich sagen, daß bei gleichen Vorraussetzung (Fahrzeug, Reifen, Bremsanlage) das belandene Fzg immer einen längeren Bremsweg hat, weil einfach mehr Masse unterwegs ist. Für mich klingt das logisch..?
Gruß, Norbert
Hi,
nach meinem Wissen sieht es auch so aus:
bei identischem Fahrzeug, Fahrbahn und Wetter hat das Fahrzeug mit mehr Masse =immer= einen längeren Bremsweg.
1) Eine Masse will immer ihren Zustand (Ruhe / Bewegung) erhalten.
2) Eine größere Masse erfordert mehr Energie um den Zustand zu ändern - in Deinem Bespiel setzz Du dieselbe Energie für beide Massen ein.
3) Bremsen = ungekehrtes Beschleunigen oder
Bremsen = negatives Beschleunigen.
Tip:
Beschleunige ein leeres Fahrzeug auf Tempo x und messe die Zeit
Beschleunige das identische Fahrzeug mit max. zulässiger Beladung auf selbiges Tempo und messe die die Zeit
Bei dem Zeitvergleich wirst Du feststellen das ein leeres Fahrzeug schneller beschleunigt.
Hoffe Dir damit geholfen zu haben.
Grüße
LH168
Hi,
@ tryxinos
Das ist wenigstens ehrlich :)
Nen bisschen Wissen sollte man in dem Bereich schon haben, damit man versteht, was ich sagen will.
@Nobody.Mike
Ich muss die Bremsstrecke nicht ausrechnen, weil klar ist, dass diese länger wird, wenn die maximale Verzögerung geringer wird. Durchschnittliche Verzögerung mal Bremszeit ist die Bremsstecke. Kann man auch über die Ausgangsgeeschwindigkeit ausrechen, ist aber trivial...
@3rd-gen-bird
Ich versuche ja damit zu argumentieren, dass je nach Reifen auch der Bremsweg gleich sein kann. In der Regel wird er aber länger sein.
Die Maximalverzögerung ist festgelegt durch a=my*g Und je nach Reifen kann man bei unterschiedlichen Massen diesesn Wert erreichen. D.h. ein 1400kg Golf hat einen genauso langen Bremsweg wie ein 1410kg Golf, weil der Reifen die 10kg mehr noch verpacken kann. Bei einem 1800kg Golf ist er dann überfordert und die Verzögerungsleistung sinkt.
@HL168
Danke für Deinen Versuch.
Jedoch wird beim Bremsen die Fahrzeugenergie über die Bremsanlage abgebaut. D.h. über die Wärme, die durch die Reibung zwischen Belag und Scheibe entsteht. Der Reifen muss nur noch diese Verzögerungskraft auf die Strasse bringen können.
Dein Vergleich mit dem Beschleunigen ist nicht ganz richtig. Denn auch hier gilt: Ein Golf mit 500 PS wird wohl genauso schnell auf 100 Beschleunigen, wie ein Golf mit 600 PS. Grund wäre hier auch wieder in den Reifen zu suchen, weil die die Mehrpower nicht mehr auf die Strasse übertragen können.
Aber vielen Dank, dass Ihr überhaupt geantwortet habt :) Wie gesagt, auf diese Frage habe ich bisher noch keine "vernünftige" Antwort finden können.
Viele Grüsse
Rob
hi
also ich bin zwar nicht der super physik held aber ich glaube du hast da einen fehler drin (auch wenn ich dir nicht wirklich auf einer mathematischen basis erklären kann warum)
generell ists so dass du IMMER einen längeren bremsweg hast bei größer werdender masse.
kann sein dass mich jetzt irgendjemand für meinen nachfolgenden erklärungsversuch für dumm erklärt aber ich versuchs mal.
dein fehler liegt glaube ich darin dass du davon ausgehst dass man die maximale kraftübertragung der reifen bei geringerer beladung nicht erreicht. das ist meiner meinung der knackpunkt warum deine behauptung (denke ich) falsch ist. egal ob 200 kg oder 2000 kg man kommt immer ans limit der reifen.
kürzester bremsweg wird dann erzielt wenn die reifen total blockieren (deswegen hat man mit abs ja auch einen längeren bremsweg).
daraus folgt: unabhängig von der masse. die reifen werden ZUERST blockieren bevor du stehst (genau dadurch wird nämlich die bremswirkung erreicht)
-> bei niedrigen geschwindigkeiten ist das natürlich nicht so zu merken wie bei hohen. grund könnte darin liegen dass sich die bremswege mit ansteigender geschwindigkeit exponentiell erhöhen.
da deine formel f=m*a (wobei ich nicht mal weiß ob man die hier verwenden kann) die masse beinhaltet heisst das also auch mehr kraft in fahrtrichtung. unter der voraussetzung dass man die formel verwenden kann heisst es also dass sich der vorwärtszug des autos erhöht sprich längerer bremsweg unter allen umständen.
dass man das unter "günstigen" äußeren umständen nicht spürt ist eigentlich klar....
mfg dennis
Hi,
die maximale Bremswirkung wird bei 8% - 35% Bremsschlupf erzielt (Umfangsgeschwindigkeit Rad zu Fahrzeuggeschwindigkeit) und nicht bei einem blockiertem Rad. Auf Schnee mag das blockierte Rad den Bremsweg verkürzen, weil sich ein Schneekeil vor dem Rad aufbaut. Aber für alltäglich Strassenbeläge trifft Deine Aussage nicht zu.
D.h. alle weiteren Folgerungen von Dir sind nicht richtig. :(
Never give up, never surrender.
Grüsse
Rob
@axsimuc
Warum?
Das ist eine Behauptung, keine Erklärung.
Grüsse
Rob
Hallo RobGonzoo,
folgender kleiner Denkanstoß.
Ich denke du hast den falschen Umkehrschluß gezogen. Wie du richtig schreibst, wird das leichte Motorrad mit 7,14 m/s² verzögert, aber das schwerere mit nur 5 m/s². Damit ist der Bremsweg natürlich länger (geringere neg. Beschleunigung, Masse nicht relavant, siehe Formal unten).
Somit wird ein leeres Auto auch mit einer höheren negativen Beschleunigung verzögern, als ein vollbeladenes...längerer Bremsweg.
Gruß
Gleichmäßig beschleunigte Bewegung:
x=x0+v0(t-t0)+a/2(t-t0)²
Oh oh, Physik ist bei mir lange her...
Zitat:
Es hängt nur davon ab, ob der Reifen bei höherer Masse noch die Bremskraft übertragen kann.
Ich vermute den Knackpunkt an dieser Stelle: Wenn der Reifen bei höherem Gewicht mehr Bremskraft übertragen kann, dann wäre natürlich trotz höherem Gewicht derselbe Bremsweg theoretisch möglich. Um mehr Bremskraft übertragen zu können, muß sich der Reibungskoeffizient my ändern. Linearität dieser Funktion vorausgesetzt, bleibt der Bremsweg unabhängig vom Gewicht identisch - soweit korrekt. Das Problem ist nur, daß diese Abhängigkeit in der Realität ganz bestimmt nicht linear ist, und der Reibungskoeffizient nicht beliebig hoch.
Meiner Vermutung nach liegt der Stolperstein also in der Funktion a = my*g, bzw. in der Gewichtsabhängigkeit (Nichtlinearität) von my.
Gruß
Derk
Hi,
wie ich auf die Formel a=my*g komme:
Die Reibkraft berechnet sich aus der Normalkraft mal Reibcoeffizient.
(1) F(R)=F(N)*my
Die Reibkraft ist ja Masse Fahrzeug m(f) mal Verzögerung auf der hoziontalen Ebene a
(2) F(R)=m(f)*a
Die Normalkraft F(N) ist nichts anderes als Masse Fahrzeug m(f) mal Erdbeschleunigung g
(3) F(N)=m(f)*g
(2) und (3) in (1) ergibt:
(4) a=my*g
D.h. die Maximalverzögerung a ist nur durch den Reibfaktor bestimmt. Und in diesem Fall sage ich einfach, dass bei beiden Bremsungen mit leichtem und schwerem Fahrzeug my=const=1 ist.
Da es normalerweise auch nicht zu Reibwerten über 1,2 kommt ist hier auch zu erkennen, warum die meisten Fahrezeuge nur knapp über der Erdbeschleunigung verzögern können. Die Reibung lässt mehr nicht zu. Nur mit extrem klebrigen Reifen sind höhere Reibwerte möglich (Rennsportreifen) und durch Flügel (Abrieb) wird, wie ich oben schon geschrieben habe, die Normalkraft künstlich erhöht.
Formel Eins Autos kommen sozusagen nur auf die gigantischen Bremswerte, weil sie mit so grosser Kraft auf den Boden gedrückt werden.
Grüsse
Rob
ok also ich seh das so:
PKW_1 hat
v_1=100km/h
m_1=1000kg
4 Reifen die insgesamt 8000N auf die straße bringen können = Fr_1.
PKW_2 hat
v_2=100km/h
m_2=1500kg
4 Reifen die insgesamt 8000N auf die straße bringen können = Fr_2.
Bremsbeschleunigung PKW_1:
a_brems_1=Fr_1/m_1=8m/s²
Bremsbeschleunigung PKW_2:
a_brems_2=Fr_2/m_2=5,33m/s²
Bremsstrecke PKW 1:
x_1=0,5*a_brems_1 * (v_1/a_brems_1)² = 48,23m
Bremsstrecke PKW 2:
x_2=0,5*a_brems_2 * (v_2/a_brems_2)² = 72,38m
wzbw
was du im ersten beitrag im schluss vergessen hast ist dass der Reifen beide Male, voll und leer, mit der maximalen Kraftübertragung bremst.
Hi,
danke für Eure Hilfe, mit dem ich letzendlich den Fehler gefunden habe.
Denn: F(R)=F(N)*my
Mehr Reibkraft kann ich nicht auf die Strasse bringen. D.h. die Reibkraft hängt unmittelbar von der Masse ab. Zu sagen ein Reifen kann immer 2500N übertragen ist schlichtweg falsch.
my von Reifen von Fahrbahn ist abhängig von Druck, Temperatur, Luftdruck und kann nicht als Konstant angenommen werden, wie oben auch schon richtig geschrieben worden ist.
My ändert sich also unmittelbar mit der Masse des Fahrzeugs. Und zwar interessanterweise bei wenig Masse ist my recht gering, steigt dann stark an und flacht ganz langsam ab. D.h. es gibt einen Bereich, wo es fast keinen Unterschied spielt, ob das Auto 50kg mehr oder weniger wiegt. Bei hoher Zuladung macht es sich dann aber deutlich bemerkbar. Jedoch bei weitem nicht so dramatisch wie bei meiner ersten Rechnung angenommen. Da ist ja bei ca. 30 Prozent weniger Masse die Verzögerung um mehr als 300% gestiegen.
Die richtige Begründung wäre also:
Der Bremsweg eines Fahrzeugs ist nicht linear zu der Masse des Fahrzeugs, weil der Reibwert my bei einem Gummireifen nicht proportional zur Radlast ist.
Nochmal danke für Eure Hilfe.
Viele Grüsse
Rob