Physik beim PKW



  • Moin zusammen!

    Zu der Thematik "Physik beim PWK" stellen sich bei mir folgende Fragen:

    - Wie sieht es hinsichtlich der Beschleunigung (aus dem Stand und während der Fahrt bzw während der Kurvenfahrt (Kräfte nach außen?) ) aus? (-> Luftwiderstand, bezüglich des Gewichts)

    - 1. Frage bloß beim Bremsvorgang ?

    - Beschleunigung beim Fahrzeug mit Front- / Heck- oder 4x4 Antrieb?

    - Verhalten bei unebene Straße (Bodenwellen, etc.) (-> Beschleunigung, Bremsen und während der Kurve)?

    - Wie wirken Stoßdämpfer, Reifen und Heckspoiler auf das Fahrverhalten aus?

    Mich interessieren vorzugsweise die physikalischen Formeln zu den einzelnen Fragen.

    Vielen Dank für eure Antworten!

    Grüße

    billy the kid



  • Bitte stelle eine konkrete Frage!

    Es wirken Beschleunigungs-, Zwangs- und Reibungskraefte sowohl durch Luft, Boden und Bremsen. Dank Stossdaempfer sollte sich das Fahrverhalten (was immer das fuer dich ist) durch kleine Bodenwellen nicht aendern. Stossdaempfer gleichen kleine Unebenheiten der Fahrbahn aus, Reifen ermoeglichen das Fahren an sich, Heckspoiler sollen Luftverwirbellungen am Heck verringern.

    Mich interessieren vorzugsweise die physikalischen Formeln zu den einzelnen Fragen

    Meine empfehlung: Klassische Mechanik . Darin wird keine Stroemungsmechanik behandelt, Reibung weiss ich nicht mehr, Zwangskraefte ganz sicher.



  • Die Thematik "Physik beim PKW" viel zu allgemein. Dir geht es ja offenbar um die Technik, undzwar nur die mechanische (nicht die elektrische, thermodynamische, ...).

    > - Wie sieht es hinsichtlich der Beschleunigung (aus dem Stand und während der Fahrt bzw während der Kurvenfahrt (Kräfte nach außen?) ) aus?

    Was meinst du mit "es"? Verstehst du die Kinematik des klassichen Massepunktes (d.h. du verstehst z.B., dass a=v˙\vec{a} = \dot{\vec{v}}) Verstehst du die Dynamik (D.h. z.B. F=ma=p˙\vec{F}=m \vec{a} = \dot{\vec{p}})? Drehimpuls, Drehmoment ein Begriff? Trägheitsmoment? Starrer Körper, steinerscher Satz, kinetische, potentielle, Rotationsenergie, Bezugssysteme, Scheinkräfte?

    Wenn dir das alles ein Begriff ist (was vermutlich nicht stimmt), dann spezifiziere mal lieber genauer, was du wissen willst. Wenn nicht, dann lass das PKW lieber erst mal weg und fang (wie in der Schule, Uni) beim Massepunkt an und arbeite dich zum starren Körper vor.

    > - 1. Frage bloß beim Bremsvorgang ?

    Was?

    > - Beschleunigung beim Fahrzeug mit Front- / Heck- oder 4x4 Antrieb?

    Das ist keine Frage.

    > - Verhalten bei unebene Straße (Bodenwellen, etc.) (-> Beschleunigung, Bremsen und während der Kurve)?

    Für ein reales Modell wie ein PKW kommen so viele Faktoren zusammen, dass jede Formel riesig und weder großartig anschaulich, noch erkenntnisbringend ist. Du wirst dich beim Verständnis dieser Fragen insbesondere mit dem Modell des harmonischen Oszillators beschäftigen müssen, insbesondere derer mit Dämpfung und Antrieb (Stichwort Resonanz).

    > - Wie wirken Stoßdämpfer, Reifen und Heckspoiler auf das Fahrverhalten aus?

    Stoßdämpfer --> Siehe harmonischer Oszillator. Reifen: Stichwort Reibung (insbesondere Haftreibung, Rollreibung (damit's überhaupt rollt) und Gleitreibung (beim Bremsen)).

    Bin mir nicht so sehr sicher, ob du dir nicht einfach ein paar Skripte Maschinenbau angucken solltest (oder Physik, wenn PKW nicht so interessant für dich ist).



  • Zur konkreten Frage. Wenn eine Fahrzeug (1200 kg), (0-100 km/h in 8 Sekunden), (Radabstand 3,5 Meter) und Heckantrieb.

    - Wie sieht es wenn das Fahrzeug bei 100 km/h rein Kreis fährt? (Radius, Kräfte am Auto)

    - Wie sieht es mit dem Bremsweg (auf 80 km/h) bzw. Beschleunigung auf 120 km/h aus?

    - Wie ist die Beschleunigung wenn es Bodenwellen (1. beide Vorderräder führen gleichzeitig die gleiche Bewegung aus 2. beide Vorderräder zu genau zur Häfte der Zeit (l. Rad unten r. Rad oben)?

    Also Schwingungen und Dämpfung haben wir schon in der Schule durchgenommen. Bloß stellt sich mir die Frage, wie die Formeln bezüglich meiner Fragen verändern bzw erweitert werden müssen.

    Wenn ich dann bei einem anderen Fahrzeug (anderes Gewicht, etc.) die gleichen Werte berechnen möchte.

    Danke im Voraus



  • Wie sieht es wenn das Fahrzeug bei 100 km/h rein Kreis fährt? (Radius, Kräfte am Auto)

    Liesst du die Antworten auch komplett? Ich denke nicht. Zwangskraefte!

    Wie sieht es mit dem Bremsweg (auf 80 km/h) bzw. Beschleunigung auf 120 km/h aus?

    Mit oder ohne ABS? 🙂

    Schule

    Schulmathematik hilft dir dabei nicht.



  • Moin!

    Muss ich dann für die Beschlenigung (besser gesagt für x) den Radius des Reifens (Das Auto wird ja vom reifen "fortbewegt") einsetzen oder die

    Bahngeschwindigkeit v= [omega] r?

    Grüße



  • Moin!

    - Oder (zu 1.) muss die Formel durch die Winkelgeschwindigkeit / - beschleunigung erweitert werden? (w = d phi/dt (w = Omega) bzw a=dw/dt (w = Omega))

    Bitte um eure Meinugen dazu.

    Vielen Dank!



  • Was willst du konkret machen?



  • Mir geht es um folgendes:

    - Ein Auto wird aus dem Stand beschleunigt. (-> Formel ?)

    - Ein Auto fährt mit einer Geschwindigkeit in eine Kurve (Kräfte am Auto bzw Fahrtrichtung des Fahrzeugs).

    - Während der Kurve (Brems- bzw Beschleunigungsvorgang) Wirkung auf Fahrzeug (Formel; bzw Geschwindigkeit bzw Richtung)

    - Wie sehen die die Formeln aus, bei Front-, Heck bzw Allrad aus?

    - Das Auto wird von den Rädern angetrieben -> einsetzen in die Formeln?

    Grüße



  • Hoer' einfach auf zu trollen!



  • Für die Mementenbilanz des Rades:

    ω = MA - MB - MR - rdyn * FX,W durch JR

    MA - Antriebsmoment
    MB - Bremsmoment
    MR - durch die Rollreibung verursachte Moment
    rdyn - dynamische Halbmesser des Rades
    FX,W - Radumfangskraft
    JR - Trägsheitsmoment

    Umfangschlupf (beim Reifen):

    Dx,W = ω - ω 0 durch ω0

    ω - Drehgeschwindigkeit des Rades
    ω0 - Drehgeschwindigkeit eines geradeaus und frei8 rollenden Rades

    Umfangs- und Seitenkraftbeiwert

    μX,W=FX,W durch FZ,W
    μY,W=FY,W durch FZ,W

    Reifenmodell nach Burkhardt:

    für gebremster Räder gilt für Längs- und Querschlupf:

    SX,W = v - rdyn * ω * cos(a) durch v
    SY,W = rdyn * ω * sin(a) durch v

    a = arctan (vY,W durch vX,W) (Nach DIN 70000)

    Antriebsfall:

    SX,W = rdyn * ω * cos(a) - v durch rdyn * ω

    Die resultierenden Kräft in Längs- und querrichtung FX,V und FY,V können wie folgt berechnet werden:

    FX,V=FX,VL + FX,VR + FX,HL + FX,HR - m * g * sin(KStr,x) - FX,VLW
    FY,V=FY,VL + FY,VR + FY,HL + FY,HR - m * g * sin(KStr,Y) - FY,VLW

    KStr,x und KStr,y sind die Längs- und Querneigung der Fahrbahn
    FX,VLW und FY,VLW sind in Längs- und Querrichtung wirkende Luftkräfte

    Meinungen bzw Erweiterungen gerne gesehen.


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