C6 Bremsen

[Higgins*]

Viele Leute glauben, dass sie umso mehr Heizkosten sparen, je kleiner der U-Wert ihrer Fassade ist. Also nehme ich statt 20 cm Dämmung grad 40 und spare nochmal das Doppelte...!

Kann man das mit dem Reifenthema vergleichen? Ich glaube das Schlagwort heißt Effizienzschwelle.

Gruß Higgins

[-albert-]

Es ist in #55 eine einfache Frage gewesen, die keiner beantwortet hat.

Da habe ich verstanden.

Stattdessen wurden die Physikvorlesungen immer komplizierter :-)

...

Hallo, ich bin weder Reifenexperte, noch Physikprofessor. Ich vermute aber, dass Fahrradreifen an einem C6 zum Systemversagen führen würden, weil hier die flächenbezogene Normalkraft zu groß ist.

[jozzo_]

@jozzo:

Da Du anschauliche Modelle bevorzugst, suche ich gerade nach einem Modell, das Du aus Deiner Lebenserfahrung kennst. Wie wärs damit:

Stelle dir zwei exakt gleich große Schränke vor, die Du verschieben willst. Diese Schränke sind absolut identisch und unterscheiden sich lediglich dadurch, dass der eine mit vier Füßen auf dem Boden steht, während dem anderen die Füße entfernt wurden, weshalb er vollflächig auf dem Boden steht. Die Kontaktfläche des zweiten Schranks ist also um ein vielfaches größer, als die des ersten Schranks.

Wenn Du die Schränke verschieben willst, dann gelingt das nur, wenn die hinwirkende Kraft, die Du ausübst, größer ist, als die rückwirkende Kraft, die aus der Haftreibungskraft resultiert. Mit anderen Worten: Wenn der Schrank auf dem Boden gleiten soll, dass muss zunächst die Haftreibungskraft überwunden werden. Je größer die Haftreibungskraft, desto mehr Kraft musst Du aufwenden, damit der Schrank sich bewegt.

Nun ist die Kontaktfläche des zweiten Schranks 100 mal größer, als die Kontaktfläche des ersten Schranks.

Frage:

Um wieviel mal ist die Kraft gegenüber dem ersten Schrank größer, die Du benötigst den zweiten Schrank zu verschieben?

a) 100 mal

deutlich größer

c) gleich groß

Welche Antwort entspricht Deiner Erfahrung? a, b, oder c?

Gruß, Albert

Klarer Fall: c)

[juweC5]

Woher kommt eigentlich die Annahme, dass breitere Reifen eine größere Kontaktfläche mit der Straße (Latsch) ergeben? In erster Näherung solte doch die Gesamtkontaktfläche der Reifen multipliziert mit dem Reifendruck gleich der Gewichtskraft des Fahrzeugs wein. Demzufolge haben breite Reifen, bei gleichem Luftdruck, die gleiche Aufstandsfläche wie schmälere Reifen.

Erst bei Berücksichtigung weiterer Einflüsse, z.B. die Größe des Anteils der Gewichtskraft, die über die Flanken abgeführt wird oder des Luftvolumens des Reifens (wie stark erhöht sich der Reifendruck bei Vergößerung der Aufstandsfläche) können sich Unterschiede ergeben. Sind diese Effekte wirklich so dominant, dass sich bei breiteren Reifen eine größere Aufstandsfläche ergibt?

[Juergen_]

Woher kommt eigentlich die Annahme, dass breitere Reifen eine größere Kontaktfläche mit der Straße (Latsch) ergeben? ...

Nun, das ist keine Annahme, sondern eine Tatsache und ergibt sich aus der Geometrie der Reifen!

... In erster Näherung solte doch die Gesamtkontaktfläche der Reifen multipliziert mit dem Reifendruck gleich der Gewichtskraft des Fahrzeugs wein...

Alleine mit der Formel für die Flächenpressung kommste da nicht weiter. Konsequent weitergedacht würde das ja bedeuten, dass bei konstantem Fahrzeuggewicht (da sind wir uns wohl einig) und vergrößertem, also verbreitertem Reifen automatisch der Reifendruck sinken würde. Das tut er aber nicht. :)

Edith:

Wikipedia http://de.wikipedia.org/wiki/Reifenaufstandsfl%C3%A4che pflichtet Dir zwar bei, betont aber auch dass A = F/p eine vereinfachte Annahme ist.

Bearbeitet 10. Juni 2013 von Juergen_

[juweC5]

Konsequent weitergedacht würde das ja bedeuten, dass bei konstantem Fahrzeuggewicht (da sind wir uns wohl einig) und vergrößertem, also verbreitertem Reifen automatisch der Reifendruck sinken würde.

Hm. Das würde aber nur dann gelten, wenn die Ausdehnung des Latsches in Fahrzeuglängsrichtung konstant gehalten wird. Denn nur dann führt eine Größere Reifenbreite automatisch zu einer größeren Aufstandsfläche. Um das zu erreichen, müsste tatsächlich der Luftdruck gesenkt werden.

Wird der Druck aber konstant gehalten (und auch das Fahrzeuggewicht), müsste sich meiner Meinung nach die Ausdehnung des Reifens in Längsrichtung in gleichem Maße verringern, wie sich die Breite erhöht.

Um mal ein paar Zahlen zu bringen: Bei einem Fahrzeuggewicht von 2000kg und einem Reifendruck von 3bar ergibt sich in erster Näherung eine Gesamtaufstandsfläche von 666.6cm^2. Eine Reifenbreite von 21.5cm führt also zu eine Länge des Latsches von ca. 7.8cm pro Reifen. Bei 24.5cm breiten Reifen jedoch nur 6.8cm.

Ich will ja keineswegs bezweifeln, dass breite Reifen eine größerer Aufstandsfläche haben. Mich interessiert aber, welche Effekte ich vernachlässigt bzw unterschätzt habe, die dafür verantwortlich sind.

Viele Grüße

Juwe

Edit:

Wikipedia http://de.wikipedia.org/wiki/Reifenaufstandsfl%C3%A4che pflichtet Dir zwar bei, betont aber auch dass A = F/p eine vereinfachte Annahme ist.

Tja, welche "Vereinfachungen" sind denn hier entscheidend?

Bearbeitet 10. Juni 2013 von juweC5

[Juergen_]

Woher kommt eigentlich die Annahme, dass breitere Reifen eine größere Kontaktfläche mit der Straße (Latsch) ergeben? In erster Näherung solte doch die Gesamtkontaktfläche der Reifen multipliziert mit dem Reifendruck gleich der Gewichtskraft des Fahrzeugs wein. Demzufolge haben breite Reifen, bei gleichem Luftdruck, die gleiche Aufstandsfläche wie schmälere Reifen...

Ich nochmal, weil Editierzeit inzwischen verstrichen:

Hatte ja grad geschrieben, dass schon die Geometrie der Reifen die Aufstandsfläche vergrössern kann.

Andersrum gefragt: Was macht denn ein schmalerer Reifen? Stell Dir den C6 mal mit Fahrradreifen vor! Immer noch die gleiche Kontaktfläche? never-ever!

[juweC5]

Stell Dir den C6 mal mit Fahrradreifen vor! Immer noch die gleiche Kontaktfläche? never-ever!

Es gibt natürlich Grenzen für die Länge der Aufstandsfläche. Die theoretisch absolute Obergrenze ist hier ganz klar der Raddurchmesser. In der Praxis kommt vorher noch die Felge ins Spiel.

[juweC5]

PS: Um verschiedene Reifen vergleichen zu können, muß natürlich gewährleistet sein, dass deren "Luftpolster" das Fahrzeuggewicht auch tragen kann. Ein Fahrradreifen mit einem Fülldruck von 3bar würde am C6 zum bereits oben beschrieben "Systemversagen" führen. D.h. der Reifen ist nicht in der Lage eine ausreichend große Aufstandsfläche zur Verfügung zu stellen, die, multipliziert mit dem Druck, das Fahrzeuggewicht ausgleichen kann.

[zurigo]

Ich habe das Buch wieder gefunden. Zugegeben: ein recht kleines und damit recht unseriös wirkendes Buch. Es heißt: "Physik Update" vom Compact Verlag, geschrieben von Rainer Wonisch (2010 bis 2014). Darin steht auf Seite 9: "F(tief gestelltes R) = mü mal F(tiefgestelltes N). Darunter steht der Satz: "Dabei ist der Gleitreibungskoeffizient mü (der griechische Buchstabe) von beiden Materialien abhängig, aber nicht von der Größe der Berührungsfläche."

Ich bin zu wenig bewandert, um exakt zu verstehen, was diese Aussage bedeutet. Aber ich staune nicht schlecht. Das gleiche Problem habe ich an der schiefen Ebene, wo im gleichen Buch auf Seite 54 behauptet wird, dass zwei Skifahrer an einem Hang mit gleicher Geschwindigkeit abwärts gleiten, denn: "Die Art der Bewegung zwischen Anfangs- und Endpunkt und die Masse des Körpers spielen keine Rolle." Und ich dachte immer, dass mein bester Schulfreund schneller gleitet, weil er 15 Kilo mehr Gewicht hat. Jetzt scheint es so zu sein, dass die Reibungskräfte eine Rolle spielen. Oder spielen die auch keine Rolle.

Das übersteigt meine Vorstellungskraft momentan bei weitem. Ich habe das alles irgendwie anders empfunden. Aber in der Physik gibt es keine Gefühle.

Jetzt gehe ich schlafen. Das war jetzt genug Gehirn-Reibung. Es brennt.

zurigo

Bearbeitet 10. Juni 2013 von zurigo

[jozzo_]

PS: Um verschiedene Reifen vergleichen zu können, muß natürlich gewährleistet sein, dass deren "Luftpolster" das Fahrzeuggewicht auch tragen kann. Ein Fahrradreifen mit einem Fülldruck von 3bar würde am C6 zum bereits oben beschrieben "Systemversagen" führen. D.h. der Reifen ist nicht in der Lage eine ausreichend große Aufstandsfläche zur Verfügung zu stellen, die, multipliziert mit dem Druck, das Fahrzeuggewicht ausgleichen kann.

Dann nimm für Deine Vorstellung einen BX-Reifen. Der hält wohl ohne Systemversagen einen C6 aus.

[-albert-]

... Das gleiche Problem habe ich an der schiefen Ebene, wo im gleichen Buch auf Seite 54 behauptet wird, dass zwei Skifahrer an einem Hang mit gleicher Geschwindigkeit abwärts gleiten, denn: "Die Art der Bewegung zwischen Anfangs- und Endpunkt und die Masse des Körpers spielen keine Rolle." Und ich dachte immer, dass mein bester Schulfreund schneller gleitet, weil er 15 Kilo mehr Gewicht hat. Jetzt scheint es so zu sein, dass die Reibungskräfte eine Rolle spielen. Oder spielen die auch keine Rolle.

....

Hallo Zurigo,

Dein Physikbuch ist ein wenig unpräzise. Du hast absolut recht. Der dicke Skifahrer gleitet den Hang schneller hinunter, als der Dünne. Die Aussage Deines Physikbuches gilt nur für den luftleeren Raum. Hier werden alle Körper von der Gravitationskraft gleich stark beschleunigt.

Im luftgefüllten Raum verhält sich das aber anders. Hier gerät dem dicken Skifahrer zum Vorteil, dass seine Oberfläche in Relation zur Masse kleiner ist, als beim dünnen Skifahrer. Deshalb beschleunigt er im luftgefüllten Raum schneller, als der dünne Skifahrer.

Gruß, Albert

P.S. Ich muss mich aber gleich wieder ausklinken, da meine heutige Vorlesung noch nicht vollständig vorbereitet ist. Sie handelt aber nicht von dicken und dünnen Skifahrern, wie Du sicherlich vermuten wirst.

Bearbeitet 11. Juni 2013 von -albert-

[Juergen_]

... Im luftgefüllten Raum verhält sich das aber anders. Hier gerät dem dicken Skifahrer zum Vorteil, dass seine Oberfläche in Relation zur Masse kleiner ist, als beim dünnen Skifahrer. Deshalb beschleunigt er im luftgefüllten Raum schneller, als der dünne Skifahrer.

Gruß, Albert

...

Achso, jetzt verstehe ich auch, warum beim Skiabfahrtsrennen immer die Dicken gewinnen. Und warum alle Leistungssportler dieser Disziplin danach streben, sich möglichst fettleibig der idealen Tropfenform anzunähern. Den Rest macht dann die Physik mit der Beschleunigung im luftgefüllten Raum. (Und ich Dummerchen hab mich immer gewundert, wieso da die Sumoringer auf dem Treppchen landen.)

Albert, Deine Erklärungsversuche sind manchmal zu putzig! (Aber Hauptsache, das Buch war unpräzise.)

Bearbeitet 11. Juni 2013 von Juergen_

[Tim Schröder]

Ich habe in der Schule gelernt, dass die Reibung nicht von der Größe der Reibungsfläche sondern von der Gewichtskraft und dem Reibwert, der aufeinander reibenden Teile abhängt. Man benötigt immer exakt die gleiche Kraft, um eine Dachlatte (z.B. 40x60mm) auf einem Untergrund zu bewegen, egal ob hochkant oder flach liegend. Das gleiche gilt für Reifen und auch für Bremsanlagen. Größere Bremsscheiben und und Bremsklötze hätten, wenn man nur die Flächengröße betrachtet, keine größere Wirkung wenn der Anpressdruck der Bremskolben gleich hoch ist. Der Unterschied ergibt sich nur durch den höheren Reibwert der Bremsklötze. Das ist auch bei Reifen so.

[zurigo]

Ich habe heute überhaupt keine Zeit, mich mit diesen Problemen zu befassen. Aber die Neugierde ist enorm groß. Mir reicht es ja schon, wenn ich verstehen würde, warum der dickere Freund beim Abfahren oben am Hang mich immer überholt, wenn wir losgleiten. Er sagt, er habe die "besseren" Ski (weil teurer). Ich solle mir doch auch so teure kaufen. Dann käme ich endlich in den Genuss, schneller gleiten zu können. Was nun an den besseren Ski anders ist? Glatter, schmaler? Besser gewachst? Anders geformt? Oder fährt der mit einer anderen Verkantung der Skier?

Jeden Winter ist es das gleiche. Ich muss mir immer anhören, dass ich kein Geld hätte, mir bessere Skier zu kaufen. Die Ski-Truppe lacht dann jedesmal darüber, dass sie es alle besser haben, weil sie die teuren Skier haben. Ich kann damit leben. Aber mich fuchst, dass ich nicht weiß, warum die Dinger "schneller" sind. Und meine Forschungen werden mit keinem Phsyikbuch, das ich zur Hand nehme, weitergebracht. Es sind so viele Unwägbarkeiten in dem Problem.

Die schiefe Ebene hat es anscheinend in sich. Aber ich krieg's noch raus. Und wenn es nächstes Jahr ist. Jetzt muss ich erst mal über die Dicken-Theorie und den Luftwiderstand grübeln.

Wir gleiten im tiefer ins OFF-Topic. Wurst.

zurigo

[Juergen_]

Ich habe in der Schule gelernt, dass die Reibung nicht von der Größe der Reibungsfläche sondern von der Gewichtskraft und dem Reibwert, der aufeinander reibenden Teile abhängt. Man benötigt immer exakt die gleiche Kraft, um eine Dachlatte (z.B. 40x60mm) auf einem Untergrund zu bewegen, egal ob hochkant oder flach liegend. Das gleiche gilt für Reifen und auch für Bremsanlagen. Größere Bremsscheiben und und Bremsklötze hätten, wenn man nur die Flächengröße betrachtet, keine größere Wirkung wenn der Anpressdruck der Bremskolben gleich hoch ist...

Das stimmt ja auch alles (ersetze im letzten Satz sicherheitshalber Anpressdruck durch Anpresskraft), aber es ist nur die Theorie, nur eine der Grundlagen, nur die 1. Näherung.

Wenn das alles wäre, würde der C6 mit Fahrradreifen genausogut bremsen wie mit extremen Breitreifen. Jeder vernünftige Mensch weiss aber, dass dem nicht so ist.

... Der Unterschied ergibt sich nur durch den höheren Reibwert der Bremsklötze. Das ist auch bei Reifen so.

Beim Reifen wäre das dann die Gummimischung. Das ist schonmal eine zusätzlich zu berücksichtigende Größe. Andere (Druckverteilung in der Reifenaufstandsfläche...) kommen hinzu. Bearbeitet 11. Juni 2013 von Juergen_

[Tim Schröder]

Das ist keine Theorie sondern die Praxis. Entscheidend sind die Gewichtskraft und der Reibwert zwischen Fahrbahnoberfläche (da gibt es schon gewaltige Unterschiede) und des Reifens, der hier natürlich von der Mischung, dem Profil der Temperatur usw. abhängt.

[Simpson57]

Rofl, ziemlich holprige Grundlagenforschung. Mit 2 Vollgummireifen unterschiedlicher Breite und zwei identischen Prüfständen könnte man das schon nachvollziehen. Aber wozu? Inzwischen bauen 100 Jahre Reifenentwicklung darauf auf.

Heutzutage werden Computersimulationsprogramme, entstanden aus diesen 100Jährigen Erkenntnissen benutzt um neue Mischungen und Reifengeometrien zu entwickeln. Am Schluss kommen die Tests und hier wird oftmals nochmal alles auf den Kopf gestellt...

[ACCM C3V6]

Hi Jungs,

Eure Diskussion finde ich ja hochinteressant, aber sie hat mit Verlaub nichts mehr mit dem ursprünglichen Thema zu tun. Ich belasse es nun bei der Serienbremse und tausche sie bei Bedarf mal gegen einen Satz von EBC aus. Dann natürlich nehme ich nur die zugelassenen.

Rainer

[Tim Schröder]

Rofl, ziemlich holprige Grundlagenforschung. Mit 2 Vollgummireifen unterschiedlicher Breite und zwei identischen Prüfständen könnte man das schon nachvollziehen. Aber wozu? Inzwischen bauen 100 Jahre Reifenentwicklung darauf auf.

Heutzutage werden Computersimulationsprogramme, entstanden aus diesen 100Jährigen Erkenntnissen benutzt um neue Mischungen und Reifengeometrien zu entwickeln. Am Schluss kommen die Tests und hier wird oftmals nochmal alles auf den Kopf gestellt...

Kein Prüfstand und keine Grundlagenforschung kann in dieser Frage die Physik aushebeln. WAs die Reifenhersteller machen, ist den jeweiligen Anforderungen entsprechend, geeignete Reifen zu bauen. Und diese Anforderungen sind eben sehr unterschiedlich. Ein Rennreifen hat z.B. einen ganz anderen Reibwert als ein "normaler" Straßenreifen (auch da gibt es natürlich zahllose Unterschiede). Dafür hält er aber auch nur wenige Kilometer, oft nicht mal ein ganzes Rennen.

[Simpson57]

Hi Jungs,

Eure Diskussion finde ich ja hochinteressant, aber sie hat mit Verlaub nichts mehr mit dem ursprünglichen Thema zu tun. Ich belasse es nun bei der Serienbremse und tausche sie bei Bedarf mal gegen einen Satz von EBC aus. Dann natürlich nehme ich nur die zugelassenen.

Rainer

Hallo Rainer,

ich glaube wir sind in unserer Diskussion der Ursache für das Übel schon sehr nahe gekommen.

Der C6 hat einen sehr guten CW Wert und ein richtiges Designerheck. Nachteil dabei ist allerdings daß er bei hoher Geschwindigkeit zuviel Auftrieb insbesondere an der Hinterachse erzeugt. Deshalb hat man ihm ja auch einen variablen Spoiler verpaßt. Jenseits von 200 ist dieser sicher überfordert.

Das Fahrzeug wird zu leicht, die Aufstandsfläche nimmt ab, der Reifen kann die Bremskraft gar nicht richtig umsetzen.

Die HP bügelt hier auch noch einiges aus indem sie dem Eintauchen des Vorderwagens entgegenwirkt.

Ein wenig Abhilfe könnte ein Reifen mit relativ weicher Mischung und die strickte Einhaltung des vorgegebenen Reifendrucks bringen.

[zurigo]

Vielleicht sind 4 breite Reifen einfach nur "schwerer" als dünne Reifchen. Die Felgen sind ja dann auch schwerer. Dann würde die Reibungsformel ja aufgehen. Falls da nicht noch was anderes lauert.

Simpson57's Argument klingt für mich recht plausibel.

zurigo

Bearbeitet 11. Juni 2013 von zurigo

[uwe.v11]

genau

und schon haben wir die Lösung ,siehe

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:ScheckterJody1976-07-31Tyrrell-FordP34.jpg

ich glaub von euch hat noch nie einer mit dem C6 ne richtige Vollbremsung aus 200kmh gemacht....

ihr redet nur immer über Reifen´und Verzahnung und son Zeugs....

[zurigo]

Ich habe mich heute Abend per Zufall mit zwei Ingenieuren beim Alkoholfreien unterhalten. Jeder hatte einen andere Meinung zum Thema Reibung, Reifenbreite und Bremskraft. Also keine eindeutige Lösung.

Danach sind wir zum Thema Ski-Fahrer auf der schiefen Ebene übergegangen. Da waren beide der Meinung, dass der schwerere Skifahrer schneller fährt.

Beim "Freien Fall" hatten wir wieder eine Kontroverse. Einer meinte, das schwerer Körper schneller zu Erde fallen. Der andere meinte das nicht. Mein Einwand, dass auf dem Mond Körper gleich schnell fallen, und dass dies auf der Erde auch so sei, wurde von einem der beiden nicht gelten gelassen. Auf dem Mond sei eine geringere Schwerkraft, und deshalb gilt das für die Erde nicht.

Jetzt trinke ich, hier zuhause, mal ein richtiges Bier. Ist denn Physik wirklich so schwierig?

zurigo

[-albert-]

...

Albert, Deine Erklärungsversuche sind manchmal zu putzig! (Aber Hauptsache, das Buch war unpräzise.)

Hallo Jürgen,

es freut mich zu sehen, dass Dich mein Beitrag amüsieren konnte. Auf diese Weise war für Doch auch etwas dabei! ;-)

Gruß, Albert