Physik-Kraftüber-/untersetzung am Bespiel eines Fahrrads?
Hallo:)
Wir haben im Unterricht die Definition einer Kraftübersetzung und Kraftuntersetzung aufgeschrieben. Dies haben wir am Beispiel eines Kettenrads und einem Pedal am Fahrrad verdeutlicht.
Mit einer kleinen Kraft auf das Pedal erzielt man eine große Kraft auf die Kette. --> Kraftübersetzung
Mit einem großen Weg am Pedal bewirkt man einen kleinen Weg an Zahnrad. --> Kraftuntersetzung
Dabei verstehe ich bei beiden Fällen nicht, warum das so ist. Kann mir das vielleicht jemand anders erklären?
2 Antworten
Mit einer kleinen Kraft auf das Pedal erzielt man eine große Kraft auf die Kette. --> Kraftübersetzung - Ja, wenn der Weg weit ist, also die Kurbel lang.
Mit einem großen Weg am Pedal bewirkt man einen kleinen Weg am Zahnrad. --> Kraftuntersetzung - Das gleiche. Da die Kurbel immer länger ist als der Radius des größten Kettenblatts, stimmt das immer genau wie oben.
Also da stimmt etwas nicht. Es kann ja nicht etwas Unterschiedliches rauskommen, einmal Über- einmal Untersetzung.
Ja, man erklärt Übersetzung und Untersetzung am Beispiel einer Kettenschaltung am Fahrrad, aber ganz anders. Wenn das Kettenblatt vorn größer ist als der Antriebszahnkranz hinten, handelt es sich um einen Übersetzung. Man dreht z. B. vorn den Zahnkranz einmal ganz rum und hinten das Rad dreht sich dabei zweimal ganz rum. Kräfte hat man dabei auch eingesetzt, nämlich doppelt so viel wie bei gleichgroßen Zahnkränzen vorn und hinten.
Sieht man sich nur die Kurbel mit dem Pedal und den direkt da dran montierten Zahnkranz, das Kettenblatt, an, handelt es sich um einen schlichten Hebel. Verlängere ich den Hebel (die Kurbel), wird der Weg größer und die Kraft geringer.
Mir sind die Begriffe auch nicht geläufig, aber vermutlich hast du irgendwas falsch abgeschrieben: Energie = Kraft × Weg, also ist die Umsetzung einer kleinen Kraft in eine große äquivalent der Umsetzung eines großen Weges in einen kleinen.
Hab mich mal im Internet ein wenig informiert. Über-/Untersetzung wird fast nur für Drehzahlen verwendet, ist aber lt. Wikipedia generell für gleichartige physikalische Größen an Ein- und Ausgang sinnvoll definierbar.
(
Das "(logarithmische) Vorzeichen", also welche Größe im Zähler und welche im Nenner steht, scheint üblicherweise für den Weg / die Drehzahl für den Physiker kontraintuitiv definiert worden zu sein, nämlich
Übersetzungsverhältnis gleich Antriebs-(Eingangs-)Drehzahl geteilt durch Abtriebs-(Ausgangs-)Drehzahl
-- der Physiker ist gewohnt, zu rechnen
Ausgangsgröße gleich Eingangsgröße mal Faktor
was Faktor = Ausgangsgröße / Eingangsgröße ergibt, also genau umgekehrt. Überflüssige Denkarbeit und v. A. überflüssige Fehlerquelle, denkt sich der Physiker zur Definition des Technikers.
Aber es gibt auch ein paar Fundstellen mit der umgekehrten Definition - ich fürchte, sie sind zu selten, um irgendwie normativ zu sein.
)
Immerhin sind sich alle einig, dass "Untersetzung" eine Übersetzung ins Kleinere bedeutet.
Eine Kraftuntersetzung bedeutet damit in jedem Fall, dass aus einer Kraft eine kleinere Kraft wird. Das bedeutet, großes Pedalzahnrad und kleines Hinterradzahnrad.
(Wenn allerdings nur von Untersetzung die Rede ist, bezieht sie sich auf die Drehzahl.)
Allerdings wird Übersetzung für beide Fälle - ins Größere und ins Kleinere - verwendet.
Ich fand das auch absolut nicht intuitiv und denke dass das nur gemacht wurde, weil man für gewöhnlich Drehzahlen reduziert und da dann große Zahlen handlicher als irgendwelche winzigen Brüche sind.
Vielleicht gibt es auch eine sinnvolle Begründung, aber die kenne ich auch nicht ;)
Nein, das haben wir genauso aufgeschrieben😅