Warum können straßen steiler angelegt werden als eisenbahnstrecken?
1.Warum können straßen steiler angelegt werden als eisenbahnstrecken?
2.Warum baut man bergstraßen oft als serpentinen?
(ich glaub es hat was mit der schiefen ebene zu tun)
6 Antworten
Da bei Bahnen und Strassen der Neigungswinkel recht klein ist, kann man zu dessen Angabe Prozent oder Promille nehmen. Dann ist die Hangabtreibende Kraft = Gewicht(in Ebene) * Steigung in Prozent. Um diese Kraft zu kompensieren, ist entgegengerichtete gleiche Antriebskraft notwendig. Diese kann nur so gross sein wie die Reibungskraft, welche bestimmt ist durch Gewicht pro Achse für alle Achsen projiziert auf die Bahn * Reibungskoeffizient. Wie oben schon gesagt, ist dieser Koeffizient kleiner bei Bahn als bei Strasse. Es kann also weniger Antriebskraft ausgeübt werden, ergo weniger steil gefahren werden.
Oben schrieb ich 'pro Achse'. Bei Zügen mit Lokomotive und Anhängewagen kann nur das Gewicht der Lok zur Reibungskraft beitragen, das Gewicht der Wagen zieht aber zusätzlich abwärts. Auch aus diesem Grund wird bei Eisenbahnen die Steigung in Promille angegeben (bei Strassen in Prozent).
- Ist ab einer bestimmten Neigung die Reibung zu gering das sich die Bahn noch auf den Schienen ziehen könnte. Ein Auto hat mehr Grip mit Gummireifen und auf Asphalt. 2 Die werden angelegt weil die Steigung sonst zu stark wäre was gefährlich enden könnte, denn wenn die Strecke sehr steil wäre und sich zum Beispiel Eis bildet, rutscht das Auto. in der Stadt kommst du auf der graden unten zum stehen aber bei einem Berg gehts noch viel tiefer runter,^^.
1) Die maximale Haftreibung FR hängt ab von der Haftreibungszahl μH und der Normalkraft FN. Der Zusammenhang ist FR = μH * FN = μH * G * cos(alpha).
2) Die Hangabtriebskraft ist FH = G * sin(alpha)
Der maximale Neigungswinkel ergibt sich also durch FH = FR, also
G * sin(alpha) = μH * G * cos(alpha).
=> tan(alpha) = μH
Der maximale Steigungswinkel hängt also ausschließlich von der Haftreibungszahl μH ab, und die ist beim Auto halt höher als bei der Bahn.
Die Serpentinen dienen der Straßenverlängerung, damit wird bei gleichem Höhenunterschied die Steigung kleiner.
Ich denke (ohne Garantie, meine letzte Physikstunde ist 40 Jahre her) das Stichwort zur ersten Frage ist: Reibungskoeffizient. Der ist bei Stahlrad auf Stahlschiene geringer als bei Gummi auf Asphalt. Zu 2: Idealer wäre es, wenn man die Straße schraubenförmig immer um den Berg herumführen könnte. Dazu müsst der Berg aber Kegelform haben, was meist nicht der Fall ist. Direkt bergauf wäre zu steil, also verlängert man die Strecke um die Steigung zu verringern. Das müsstest Du wohl etwas physilalischer ausdrücken.
Eisenbahnen können nicht so steile Steigungen bewältigen.
Serpentinen werden gebaut, um die Steitung flacher zu machen.
Bei normalen Adhäsions Eisenbahnen trifft das wohl zu... Aber schon mal was von Zahnradbahn gehört? die steilste Zahnradbahn hat 480 promille. das ist steiler als jede strasse...
Die Reibung hängt nicht ab von der Neigung.