Was ist der Wendekreis bei einem Bike mit 200kmh?

5 Antworten

Lässt sich einfach berechnen. Man braucht nur die maximale Schräglage.
Bei 45° ist die Kreisbeschleunigung gleich der Erdbeschleunigung.
also g=v^2/r , r=v^2/g
r= (55,555 m/s)^2 / 9,81 m/s^2
r= 314,620 m
Bei extrem guter Bodenhaftung ließen sich noch stärkere Neigungswinkel erzielen, aber das wäre dann ein Himmelfahrtskommando, falls ein Profilstollen abreißt oder ein Vogelschiss plattgefahren wird.

Nachtrag: so wie WECoyote schreibt, ist mal ein Vollhonk über 60° Schräglage gefahren. Dann muss man die 315 m noch durch tan(60°) teilen. Das wären dann 182 m. Abenteuerlich.

Achso, lustiges Grenzwert-Ergebnis. Bei 90 Grad Schräglage kann man auf der Stelle drehen. Manchmal liefert Mathe auch korrekte Ergebnisse!😁

Woher ich das weiß:Berufserfahrung – Traktorist mit Zertifikat von Bill Gates

verreisterNutzer  30.12.2021, 18:55

Interessante Rechnung, auch wenn ich sie nicht ganz durchblickt habe. Jedenfalls fallen mir folgende Schwierigkeiten ein, die deine Rechnung scheinbar nicht berücksichtigt.

1) Breite des Reifens. Bei identischen Motorräder und unterschiedlichen Reifen ist die Kurvengeschwindigkeit bei schmalerem Reifen höher, trotz gleicher Schräglage. Das macht in der Praxis enorm viel aus.

2) Schwerpunkt des Motorrads. Je tiefer der Schwerpunkt desto weniger Schräglage ist für dir selbe Geschwindigkeit nötig.

Nach meinem Bauchgefühl kommt mir 182m Kurvenradius bei 60° und 200kmh viel zu viel vor.

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RonaId  30.12.2021, 19:16
@verreisterNutzer

Die Schräglage ergibt sich aus dem resultierenden Kraftvektor und ist unabhängig von Reifenbreite und Schwerpunkthöhe, nicht mal von der Masse.
Je nach Geschwindigkeit und Wendekreis hat die Richtung der resultierenden Kraft eine Schräglage, die auch das Motorrad sehr exakt einnehmen und nachkorrigieren muss, um nicht umzukippen. Dort ist gewissermaßen das neue "Unten".
Genausowenig kann das Motorrad auf gerade Strecke seitlich schräg fahren, wenn man den Gesamtschwerpunkt inklusive Fahrer meint, egal wie breit die Reifen sind oder wie hoch der Schwerpunkt liegt. Natürlich kann der Fahrer sich z.B. nach links biegen und dabei die Maschine nach rechts kippen, ohne den Gesamtschwerpunkt zu verändern.

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verreisterNutzer  30.12.2021, 19:41
@RonaId

Zum Schwerpunkt: Wenn ich mich nach rechts lehne und nach links schräglage habe, müsste das Motorrad nach deiner Logik links fahren, da der nach rechts gelegte Schwerpunkt ja deiner Vermutung nach keinen Einfluss hat. Tut es aber nicht; Es fährt gerade aus. Der Schwerpunkt liegt weiter rechts, also muss das Motorrad nach links kippen um weiter geradeaus zu fahren.

Zur Reifenbreite: Hier vergisst du die Auflagefläche. Je breiter der Reifen desto weiter außen ist die Auflagefläche. Dadurch wird bei breitem Reifen auch mehr Schräglage benötigt.

Leider kann ich keine Grafiken hochladen, aber hier findest du anschauliche Fotos mit dazugehöriger Erklärung.

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RonaId  30.12.2021, 20:11
@verreisterNutzer
Wenn ich mich nach rechts lehne...

...dann änderst Du den Gesamtschwerpunkt nicht, da die Maschine in entsprechendem Maße nach links kippt. Gehen wir ruhig davon aus, dass Du Dich beim Fahren nicht verbiegst.

 Dadurch wird bei breitem Reifen auch mehr Schräglage benötigt.

Vom Auflagepunkt gemessen, ist die Schräglage gleich, wenn auch die Karosse dadurch etwas schräger ist. Das gilt auch für Geradeausfahrten, wenn der Untergrund seitlich schräg ist. Breitere Reifen=mehr Schräglage der Karosserie, aber der Gesamtschwerpunkt sitzt genau senkrecht über der Auflagefläche, und dies ist eben nicht immer die Reifenmitte.

Nimm eine Wasserwage, fahr im Kreis und halte die Wasserwaage quer zur Fahrtrichtung so dass die Blase in der Mitte bleibt. Dabei wird die Wasserwaage schief sein. Dieser Winkel ist davon unabhängig, wie breit Deine Reifen sind. Du kannst das auch im Auto tun, oder im Karussell. Das hängt nur von Geschwindigkeit und Radius ab, nicht vom Gefährt.
Und genau dies muss Deine Schräglage beim Motorrad sein, Deinen Körper eingeschlossen und auf den Auflagepunkt bezogen.

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verreisterNutzer  30.12.2021, 22:29
@RonaId
dann änderst Du den Gesamtschwerpunkt nicht, da die Maschine in entsprechendem Maße nach links kippt.

Genau, das ist der Punkt. Da zeigt sich doch der Zusammenhang zwischen Schwerpunkt und Schräglage.

Vom Auflagepunkt gemessen, ist die Schräglage gleich, wenn auch die Karosse dadurch etwas schräger ist.

Schräglage ist der Winkel zwischen der Senkrechten und der Mittelachse des Fahrzeugs.

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RonaId  30.12.2021, 23:37
@verreisterNutzer

Wenn auch die Begriffe in der Physik und der Fahrzeugtechnik voneinander abweichen mögen, wenn es um physikalisch Berechnungen geht, muss man die wissenschaftliche Betrachtungsweise vorziehen. Und hier muss die Schräglage definiert werden als Winkel zwischen resultierendem Kraftvektor und der Gravitationsrichtung, also wie weit neigt sich die Wasserwaage. Andere Definitionen sind dann eben dafür unbrauchbar.
Es mag die Vorstellung für beide Begriffswelten passen, wenn die Kurve senkrecht zu diesem Vektor geneigt ist, wie das idealerweise der Fall wäre. Dann ist auch die Reifenbreite egal. Von der Praxis unterscheidet sich diese Betrachtung nur darin, ob die Fußrasten schleifen und wann die Räder seitlich ausbrechen. Das begrenzt dann nur die maximale Schräglage, aber nicht das Verhältnis von (physikalischer) Schräglage und Kurvenradius.

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verreisterNutzer  31.12.2021, 01:17
@RonaId

In der Physik gehts doch auch um die Berechnung tatsächlicher Phänomene und nicht darum Modelle zu berechnen die der Realität nicht entsprechen.

Dein Modell beschreibt ja nicht die tatsächliche Geometrie des Motorrads. Schau dir die Kontur eines Reifens an. Das ist ein U. Bei 0° Schräglage ist die Aufflagefläche exakt in der Mitte des Reifens (und damit auch genau in der Mittelachse des Motorrades). Fährt man jetzt eine Rechtskurve mit 45° Schräglage wandert die Auflagefläche nach rechts. Die ursprüngliche Kontaktfläche hängt frei in der Luft. Man kann sich das gut vorstellen, wenn man das U gedanklich um 45° dreht.

Dadurch entsteht eine Strecke zwischen Auflagefläche und Mittelachse des Fahrzeugs. Die einfach weg zu denken, machts natürlich leichter aber das Modell wird dadurch sehr ungenau.

Wobei ich mir vorstellen kann, dass man das Modell dahingehend noch optimieren könnte. Schwierig wird wohl der Aspekt, dass Motorrad zusätzlich noch untersteuert in voller Schräglage. Bei 200kmh in voller Schräglage wird das auch einiges ausmachen.

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RonaId  31.12.2021, 02:31
@verreisterNutzer

Ich habe das Problem soweit verstanden. Ich benutze in dem Modell nur nicht die Schräglage der optischen Symmetrieebene des Motorrads (wer sagt, dass es überhaupt symmetrisch ist), sondern die Lotrichtung, die universell auch bei kartoffelförmigen Motorrädern Gültigkeit hätte, ohne etwas wegdenken zu müssen. Das ist in Deinem Link die gestrichelte schwarze Linie, an der auch hier der zur Berechnung maßgebliche Winkel markiert ist. Der Schwerpunkt (in Deinem Link der schwarz-weiße Kreis) befände sich somit exakt im Kraftvektor über der (nicht zentrierten) Reifen-Aufstandsfläche. Ich denke, die Rechnung ist soweit exakt durchführbar, wie die Schräglage der Ketten an einem Kettenkarussell, auch wenn die Verkleidung der Kabinen schief hängt. Da kann man auch ein kartoffelförmiges Motorrad dranhängen, von mir aus mit Beiwagen. Stimmt trotzdem.

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verreisterNutzer  31.12.2021, 03:16
@RonaId
Das ist in Deinem Link die gestrichelte schwarze Linie, an der auch hier der zur Berechnung maßgebliche Winkel markiert ist.

Ja verstanden.

Denken wir das Motorrad mal weg und denken nur an den Reifen: Die Schräglage der Mittelachse des Reifens, hängt auch von der Reifenbreite ab.

Die theoretisch konstruierte Schräglage aus deinem Modell ist davon unabhängig. Bei einem Karrusell beispielsweise wäre der Kettenwinkel unabhängig von den Kabinenform.

Wenn wir jetzt also wissen wollen welchen Kurvenradius ein Motorrad bei 200kmh und 45° Schräglage der Mittelachse des Reifens/Fahrzeugs hat, haut dein Modell nicht hin. Nehmen wir aber deine konstruierte Schräglage von 45°, ist die Reifenbreite egal.

Richtig soweit?

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RonaId  31.12.2021, 13:24
@verreisterNutzer

Ja, ist sachlich korrekt so. Wobei Deine Formulierung den Eindruck vermittelt, die Berechnung sei "nur theoretisch".
Ich würde so zusammenfassen:
Eine Beschreibung nach Kriterien wie äußeres Erscheinungsbild, optische Symmetrieachse etc. ist für eine physikalischen Beurteilung der Kurvenlage weniger praxistauglich. Wir benötigen klare Definitionen wie Winkel des Schwerpunktes über der Reifenaufstandsfläche.
Im übrigen wäre es ein Leichtes, die Neigung der optischen Achse in Abhängigkeit der Reifenform zu ermitteln, aber dann käme noch die Höhe des Masseschwerpunktes zur Berechnung, der wiederum von Unwägbarkeiten wie Masseverteilung von Maschine, Fahrer und Zuladung abhängt. Daher halte ich dieses Kriterium für ungeeignet für technische Beschreibungen, es sei denn, es geht darum, wann die Fußrasten geschreddert werden oder wo der Reifenabrieb erfolgt.

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verreisterNutzer  31.12.2021, 13:38
@RonaId

Die Mittelachse des Motorrades ist keine optische oder anhand der Symmetrie festgelegte Achse. Die wird errechnet. Die liegt nämlich genau da wo das Motorrad rechts und links davon gleich schwer ist. Also würde man ein Motorrad ohne Ständer abstellen wollen, müsste diese Achse senkrecht sein.

Die Achse mit der du rechnest ist bei der Geradeausfahrt natürlich erstmal dasselbe. Bei der Kurvenfahrt aber nicht mehr. Die Achse ist je nach Schräglage immer wo anders positioniert und könnte nie am objekt definiert werden. Mal liegt sie auf der Mittelachse mal nicht. Deine Achse ist ja im Prinzip die verbindung zwischen Schwerpunkt und Auflagefläche. Deswegen rein theoretisch, da man sie am Motorrad nie definieren könnte sobald es eine Kurve fährt.

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verreisterNutzer  31.12.2021, 13:47
@verreisterNutzer

Anders gesagt: Würde ich eine 10kg Satteltasche rechts montieren würde das Fahrzeug nach der Mittelachse 5° Neigung nach links haben. Bei der Achse mit der du rechnest immer noch 0.

Ein Motorrad braucht auch immer einen Fahrer. Der bewegt sich beim Fahren und ändert den Schwerpunkt. Wenn wir also wissen wollen welchen ein Motorrad bei 200kmh mindestens brauch richten wie uns nach der Schräglagenfreiheit. Sagen wir 60° sind möglich, dann bezieht sich das auf die Mittelachse des fahrzeugs. Nicht auf den abstrakten Wert mit dem du rechnest. Daher wäre er zu Beantwortung der Frage nutzlos.

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RonaId  31.12.2021, 14:48
@verreisterNutzer
Die Achse ist je nach Schräglage immer wo anders positioniert

Wenn man "Deine" Achse als fix annimmt, ist das so. Genauso kann man "meine" Achse als fix betrachten, dann weicht Deine ab.
Objektiv: Beide Achsen weichen bei Kurvenfahrten voneinander ab.

Worüber streiten wir hier fachlich?
Es gibt eine Schräglage der Achse der Maschine und eine Schräglage des Schwerpunkts. Beide haben ihre Daseinsberechtigung für jeweils andere Problemstellungen.
Die zweite ist für die Berechnung des minimalen Kurvenradius nötig und betrachtet den Gesamtschwerpunkt des Systems inclusive Fahrer als fix.
Die erste betrachtet die Achse des Motorrads als fix und schränkt technische Machbarkeiten der zweiten aus konstruktiven Gründen weiter ein.
Ich denke, darauf können wir uns hier einigen.

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verreisterNutzer  31.12.2021, 15:27
@RonaId
Worüber streiten wir hier fachlich?

Wir kennen folgende Variablen. delta=Schräglage der Mittelachse des Fahrzeugs, bedingt durch die Schräglagenfreiheit, a= Strecke zwischen Auflagefläche und Mittelachse, V=Geschwindigkeit.

Was wir nicht kennen, ist die Schräglage der Achse mit der du in deinem Modell rechnest. Kannst du aus den Variablen auch eine Formel aufstellen um den Kurvenradius zu bestimmen? So ein Modell wäre der Realität ja schon deutlich näher.

(Es gibt dabei noch weitere Schwierigkeiten, z.b.dass die Beschleunigung Einfluss auf die Schräglagenfreiheit hat. Aber die lasse ich mal außen vor)

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RonaId  31.12.2021, 17:31
@verreisterNutzer

Da müsste man noch das Fahrverhalten außen vorlassen, dass der Crosser i.d.R. sich vom Boden weg biegt, um zu stützen und sich nicht zu verletzen, und damit die Maschine noch schräger kommt.

Der Reifenquerschnitt ist nicht rund, sondern im Idealfall hätte die Lauffläche als seitlichen Krümmungsradius die Höhe des Gesamtschwerpunktes, um .diesen stabiler zu halten. Das wäre bei 18cm-Reifen(b) und 60cm Schwerpunkthöhe(h) nur bis Delta= arcsin (b/(2*h)) =8,6° der Fall, Dann würde man auf Kante fahren, die bis dahin wie ein Stützrad wirkte. Das geht dann auch nicht (Mit Stützrad in die Kurve legen ist blöd), daher ist dieser Idealzustand nicht realisierbar, sodass Kompromisse beim Reifenquerschnitt je nach Verwendungszweck geschaffen werden müssen.
Das alles und noch viel mehr in nur einer Formel zu berücksichtigen, würde sehr müßig. Daher ist "Methode Kettenkarussell" eben pragmatischer.

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verreisterNutzer  31.12.2021, 19:18
@RonaId
Das alles und noch viel mehr in nur einer Formel zu berücksichtigen, würde sehr müßig. Daher ist "Methode Kettenkarussell" eben pragmatischer.

Unbestreitbar ist das so einfacher zu berechnen. Aber das war ja mein ursprünglicher Punkt. Dadurch, dass dein Modell vieles wegkürzt, ist das weit weg vom tatsächlichem Kurvenradius.

Wahrscheinlich wäre der einfachste Lösungsweg ein Experiment.

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Man wendet nicht mit 200km/h, man fährt eine Kurve.

Die schellste Kurve mit Ellbow down wurde mit einer Schräglage von gut 60 Grad bei einer Geschwindigkeit von 162,4 km/h gefahren. Der Ellbogen war dabei gerademal 30m auf den Boden.

Das ist kein Wendekreis, sondern Kurvengeschwindigkeit. Dabei spielen mehrere Parameter eine Rolle. Strecke (Belag), Fahrer, Bike und Reifen. Ein MotoGP Fahrer mit dem richtigen Bike ist mit Sicherheit um einiges schneller, wie ein Hobbyfahrer

Um es genauer herauszufinden, kann man den Kurvenradius einer Rennstrecke nachmessen, in der bekanntermaßen 200 km/h gefahren werden.

Denn:

Motorradrennfahrer fahren nicht langsamer als nötig

ich probiere das gewiss nicht aus.

mein Mopped schafft keine 200 km/h.

Nachtrag: Ich kann es mir nicht erlauben, Fussrasten und Auspuffanlage abzufräsen, denn Ersatzteile gibt es nicht mehr.

Der Kreis muss einen sehr großen Radius haben. Ich schätze mal einen Kilometer ? Aber ehrlich? Keine Ahnung