Beschleunigung Masse Luftwiderstand und Reibung?
Hallo!
Da nach E = 0,5mv^2 m. E. die benötigte Leistung um ein Auto mit doppelter Masse gleich stark zu beschleunigen die doppelte ist, bräuchte man ja für ein 2000kg Auto einen doppelt so leistungsfähigen Motor, um dieselbe Beschleunigung zu haben, wie ein 1000kg Auto.
Ist nun aber die Beschleunigung wirklich gleich hoch, da sich ja auch Luftwiderstand und Rollreibung einmischen?
Lg
4 Antworten
Ja, das ist bei Geschwindigkeiten unter 100 km/h, also bei der Beschleunigung von 0 auf 100 tatsächlich so.
Daher gibt es bei Fahrzeugen die Kennziffer des Leistungsgewichtes, also Masse/Leistung in kg pro PS und wenn man diesen Wert kennt, kann man direkt auf die Beschleunigung schließen.
Genau aus diesem Grund wird bei Rennfahrzeugen, bei denen es keine Gewichts oder Leistungsbeschränkungen gibt, genauso viel Aufwand zur Gewichtsreduzierung betrieben wird wie für eine Leistungssteigerung.
Erst bei hohen Geschwindigkeiten über 100, ganz speziell über 200, hat das schwerere Fahrzeug mit stärkerem Motor Vorteile, weil sich erst dann der Luftwiderstand stark bemerkbar macht und das Gewicht an Einfluss verliert.
Bei Kurvenfahrten und dem anschließenden Herausbeschleunigen ist dann allerdings wieder das leichter Fahrzeug im Vorteil, weil die Reifen mit dem größeren Gewicht mehr Probleme haben, den Grip zu halten.
Eigentlich ja, bloß haben doppelt so schwere Autos nicht auch automatisch doppelt so breite Reifen, sodass bei den schwereren Autos pro Reifenfläche mehr Energie umgelenkt werden muss.
Eine Rollreibung gibts nicht. >>> Rollwiderstand
Der Fahrwiderstand setzt sich zusammen aus Rollwiderstand (Walkarbeit der Reifen, Steigung/Gefälle) und Luftwiderstand.
Ersterer nimmt linear vom Start an zu, zweiter setzt erst ab 50 - 80 km/h spürbar - je nach Karosserieform - ein und nimmt dann quadratisch zu.
In der Formel, die du angibst wird nur die Energie berechnet, die zur Überwindung der Massenträgheit nötig ist. Für diesen einfachen Fall stimmt auch deine Schlussfolgerung: doppelte Masse benötigt doppelte Energie und wenn die in der gleich Zeit erbracht werden soll muss der Motor das doppelte Leisten.
Wer es nun ganz genau haben will, muss noch die andren Fahrwiderstände betrachten. Wieviel Energie wird zum Überwinden der folgenden Widerstände benötigt?
- Luftwiderstand
- Rollwiderstand (= Walkarbeit) der Reifen
- bei größeren und schweren Rädern/Reifen die zusätzliche Rotationsenergie durch das größere Trägheitsmoment
Das heißt der Rollwiderstand bringt dem leichten Auto Vorteile.
Der Luftwiderstand ist bei gleicher grundsätzlich ja gleich oder? Aber was wenn es das leichte Auto wegweht? Dann stimmt die Richtung nicht mehr!
Mit Rotationsenergie meinst du, dass ein großer schwerer Reifen mehr Energie in der Drehbewegung stecken hat?
Das Problem ist, dass alle diese Betrachten stark "idealisiert" sind und Annahmen drin stecken, dass bestimmte Werte oder Randbedingungen konstant sind.
Je genauer man dann hinschaut, desto komplizierter wird es. Bei gleicher Karosserie ist der Luftwiderstand erst mal gleich... aber, wenn jetzt das stärkere Auto (was meist der Fall ist) breitere Reifen hat, dann steigt der Luftwiderstand (wegen größerer Stirnfläche) oder der stärkere Wagen hat ein sportlicheres Fahrwerk (etwas tiefer gelegt) und bietet deswegen weniger Stirnfläche => ser Luftwiderstand sinkt.
Ja, mit Rotationsenergie meine ich die Energie, die in der Rotation der sich drehenden Räder drin steckt. Je schwerer das Rad, desto mehr Energie ist ja darin gespeichert (bei gleicher Drehzahl). Diese Energie hat erst mal nichts mit der Geschwindigkeit des Wagens zu tun, muss aber natürlich vom Motor während der Beschleunigung aufgebracht werden und fehlt dann bei der kinetischen Energie des Wagens selbst.
Falls die Autos außen dieselbe Form und Ausmaße haben (was bei dem Gewichtsunterschied fraglich ist), gibt es beim Luftwiderstand keinen Unterschied. Das schwerere Auto wird aber wohl einen größeren Rollwiderstand haben.
Was ist wenn das leichte Auto von der Straße gefegt wird, durch den Luftwiderstand?
Na, mach halt dein Vergleichsexperiment nicht gerade ausgerechnet dann, wenn ein Orkan wütet !
Eigentlich erwirken breitere Reifen höhere Seitenführungskräfte und können somit mehr Energie umlenken oder?