Die Beschleunigung und die Physik

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Die Beschleunigung und die Physik

von cer » 27. Nov 2017, 12:13

Man liest gelegentlich, dass die maximale Beschleunigung für über die Räder angetriebene Fahrzeuge bei 0-100 km/h in 2.8 Sek läge.
Das sei ein physikalisches Limit.
Ich zitiere:
Die Beschleunigungszeit von 2,8 Sekunden für die Geschwindigkeitsänderung von 0 auf 100 km/h (= 27,78 m/s) ergibt sich aus der physikalischen Betrachtung, dass die Reibungskraft an den Reifen nicht größer sein kann als die Beschleunigungskraft (d´Alembert-Kraft) des Fahrzeugs. Andernfalls drehen die Reifen durch!

Formel 1.png
Formel 1.png (7.45 KiB) 890-mal betrachtet


Die Masse des Fahrzeugs spielt keine Rolle!

Wenn die Reibungszahl den Wert 1 annimmt, dann ist der Beschleinigungwert a für das Fahrzeug gleich der Gravitationsbeschleunigung g = 9,81 m/s².

Um aus dem Stillstand die Geschwindigkeit 27,78 m/s zu erreichen benötigt man dann ca. 2,83 Sekunden!

Formel 2.png
Formel 2.png (6.29 KiB) 890-mal betrachtet


Nun gibt es definitiv Dragster, die schneller auf 100 sind. Es scheint also kein absolutes physikalisches Limit für radgetriebene Fahrzeuge zu geben. Was ist das oben dann für eine Formel, und was ist zu tun, um sie zu "knacken"?

Die 1,8 Sekunden des Roadster werden ja von Antifanboys gern als angeblicher Beleg für den angeblichen Schmarrn verwendet, den Musk angeblich verzapft.

Nun wissen wir, dass Elon tendenziell ziemlich an der Physik klebt – ich bin sicher, dass er nicht so einen öffentlichen Bock schießt.
Was steckt hier dahinter?

Idee: Aerodynamischer Groundeffect, der dürfte aber erst ab 70 - 80 km/h richtig wirkungsvoll werden.
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Re: Die Beschleunigung und die Physik

von Need » 27. Nov 2017, 12:30

Da kommts einfach auch den Untergrund an. Dragstrips sind speziell präparierte Oberflächen, auf denen die breiten Rennwalzen extrem haften. Normale Straßenreifen haben da eher Probleme mit der Haftung. Nur so kommt es zu den Werten. Da müssen dann auch Reifen mit den Felgen versraubt werden (!) weil sonst die Felgen in den Gummis durchdrehen würden.
Ausnahme: Fahrzeuge die nicht über die Räder beschleunigen wie z.b. Jet- oder Raketentriebwerke. Diese arbeiten nach dem Rückstoßprinzip und erreichen ihre Werte auf fast jedem Untergrund.
Aber all das hat herzlich wenig mit Alltagsverhältnissen zu tun.
Welche Reifen und welchen Untergrund man für die Messungen vom Roadster genommen hat weis wohl sowieso niemand.
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Re: Die Beschleunigung und die Physik

von Gerdi » 27. Nov 2017, 12:37

cer hat geschrieben:Wenn die Reibungszahl den Wert 1 annimmt


Die Reibungszahl kann heutzutage mit dem optimalen Schlupf, mal schnell 1,2 oder mehr sein ;)

Und schon die theoretischen 2,8 Sekunden dahn.
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Re: Die Beschleunigung und die Physik

von Mathie » 27. Nov 2017, 13:28

Das sind wahrscheinlich die gleichen Leute die mit falsch verstandener Schulphysik versuchen zu beweisen, dass Kondensstreifen nicht durch die Verbrennung von Treibstoff in Turbinen erzeugt werden oder WTC 7 nicht durch den Brand sondern nur durch Sprengung einstürzen konnte ...

Da sich Reifen und Straßenbelag verzahnen sind auch höhere Beschleunigungswerte als die ominösen 2,8 s möglich.

Gruß Mathie
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Re: Die Beschleunigung und die Physik

von cer » 27. Nov 2017, 13:37

Mathie hat geschrieben:Da sich Reifen und Straßenbelag verzahnen sind auch höhere Beschleunigungswerte als die ominösen 2,8 s möglich.

Ob das als Erklärung hinreicht, weiß ich nicht.

Das ist jedenfalls nicht ganz sauber formuliert:
Mathie hat geschrieben:dass Kondensstreifen (…) durch die Verbrennung von Treibstoff in Turbinen erzeugt werden

denn der Begriff Kondensstreifen sagt bereits, dass wir da keine Verbrennungsreste sehen, sondern (zugegeben: an Verbrennungsresten) kondensiertes Wasser.

Und
Mathie hat geschrieben:[dass] WTC 7 (…) durch den Brand sondern (…) einstürzen konnte…

ist Religion (ich habe überhaupt nichts gegen Religion solange es an wissenschaftlich beweisbaren Fakten fehlt, aber das Beispiel eignet sich hier einfach nicht besonders gut).

Das geht bestimmt besser.

Das Zitat oben stimmt übrigens aus dem Techniker-Forum. Hoffen wir, dass nicht allzu viele Techniker an dem Problem "falsch verstandener Schulphysik" leiden.
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Re: Die Beschleunigung und die Physik

von Gerdi » 27. Nov 2017, 13:47

Das Problem sind ja "Annahmen" das unterscheidet sich einfach von Tatsachen.

Mittlerweile fahren Straßenwagen mit straßenzugelassenen Reifen querbeschleunigungen > 1,7g vor 3-4 Jahren max 1,4g

Ich möchte damit nur sagen das die Entwicklung von Reifen massiv voran schreitet und somit einfach mehr Grip vorhanden ist.
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Re: Die Beschleunigung und die Physik

von cer » 27. Nov 2017, 13:53

Ich glaub', ich hab was gefunden:

Wikipedia hat geschrieben:Maximaler Kraftschlussbeiwert[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Ein angetriebener oder gebremster Reifen hat gegenüber der Oberfläche, auf der er rollt, immer einen Schlupf. Dieser Schlupf ist bei kleinen übertragenen tangentialen Kräften so gering, dass er für viele Anwendungen vernachlässigt werden kann. Bei höherer Tangentialkraft nimmt der Schlupf zunächst schwach, dann immer stärker zu. Dies bedeutet, dass bei gegebenem Andruck eine maximale Tangentialkraft übertragen werden kann. Dies ähnelt dem Übergang von der Haftreibung zur Gleitreibung. Der Koeffizient zwischen der Tangentialkraft und der Normalkraft wird Kraftschlussbeiwert genannt. Sein Maximum gibt an, welche Kraft ein Reifen bei gegebener Normalkraft maximal als Antrieb, oder Bremskraft übertragen kann.

Max. Kraftschlussbeiwerte µH (Richtwerte)[2]
Paarung trocken nass, sauber nass, geschmiert vereist
Luftreifen auf Ackerboden 0,45 0,2 <0,2
Luftreifen auf Erdweg 0,45 0,2 <0,2
Luftreifen auf Holzpflaster 0,55 0,3 0,2 <0,2
Luftreifen auf Kleinpflaster 0,55 0,3 0,2 <0,2
Luftreifen auf Kopfsteinpflaster 0,6 0,4 0,3 <0,2
Luftreifen auf Schotter, gewalzt 0,7 0,5 0,4 <0,2
Luftreifen auf Schotter, gewalzt, asphaltiert 0,6 0,4 0,3 <0,2
Greiferräder auf Ackerboden 0,5
Kettenfahrzeuge auf Ackerboden 0,8


Evtl. wurde beim Eingangszitat der Kraftschlussbeiwert mit der Reibungszahl verwechselt?
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Re: Die Beschleunigung und die Physik

von ddeml » 27. Nov 2017, 13:59

Der YouTube-Channel "Engineering Explained" hat sich mit genau dieser Frage befasst, und zwar...

...im Allgemeinen: https://www.youtube.com/watch?v=nAvIVGGhEis

...und speziell für den neuen Roadster: https://www.youtube.com/watch?v=9Uca_jNh2M4

Abgesehen von hier bereits erwähnten Reibungskoeffizienten, der auch größer 1 sein kann, spielt auch die Messmethode eine Rolle: Mitunter wird der erste Fuß (30,48cm) nicht mitgezählt, was gerade für Elektroautos ein Vorteil ist.

Bei TopFuel-Boliden kommt auch noch der bereits im Stand erzeugte zusätzliche Anpressdruck durch die nach oben geleiteten Abgase hinzu.
 
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Re: Die Beschleunigung und die Physik

von cer » 27. Nov 2017, 14:22

Danke.
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Re: Die Beschleunigung und die Physik

von Mathie » 27. Nov 2017, 14:50

cer hat geschrieben:Das Zitat oben stimmt übrigens aus dem Techniker-Forum. Hoffen wir, dass nicht allzu viele Techniker an dem Problem "falsch verstandener Schulphysik" leiden.

Doch, leider! Was ich schon mit Bau-Ings diskutiert habe, weil manche die idealtypischen Annahmen und vereinfachten Systeme aus dem Lehrbuch für eine exakte Beschreibung der tatsächlichen Gegebenheiten gehalten haben ...

Gruß Mathie
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