Frage von Hendik91, 29

Wie berechne ich über die Fahrwiderstände den Energiebedarf am Fahrzeug?

Hallo, ich arbeite momentan an einem Projekt. Hierbei soll eine Quantifizierung der Auswirkungen auf den Energiebedarf eines Fahrzeugs ermittelt werden. Soweit ich weiß geht dies über die Fahrwiderstände, die Formeln dazu habe ich bereits, jedoch ist mir unklar, wie ich anhand dieser Formeln den Energiebedarf ermitteln kann. Außerdem wurde mir gesagt, das die Berechnung mechanisch am Rad vollzogen wird.

Gruß Hendik

Antwort
von fjf100, 16

Der Fahrwiderstand berechnet sich aus den Rollwiderstand Fr und den Luftwiderstand FL

es gilt F=Fr +Fl mit Fr=u *Fg=u *  m * g hier ist u der Rollbeiwert u=0,015 -0,02

für Kraftwagen auf Asphalt

Fl=cw * A * roh/2 * v^2 die Formel findest du im Physik-Formelbuch unter Strömungswiderstand.

F= Fr + Fl= u * m * g + cw * A * roh/2 * v^2

Mit P= F * v dies ist die Antriebsleistung des Fahrzeugs in W (Watt) und v ist die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in m/s (Meter pro Sekunde)

also gilt P= u * m *g * v + cw *A * roh/2 * v^3

HINWEIS : Die Leistung für den Rollwiderstand ist linear zur Geschwindigkeit v

und die Strömungsleistung geht ein mit der 3.ten Potenz der Geschwindigkeit v 

Außerdem gilt P= M * w mit w= 2 *pie * n hier ist M das Drehmoment am Rad in Nm (Newton mal Meter) und w ist die Winkelgeschwindigkeit des Rades in rad /s (Radiant pro Sekunde)

P ist auch hier die Antriebsleistung in W (Watt)

Das Drehmoment misst man mit einen "Torsionsdymanometer" oder einer "Pendelmaschine",je nachdem,was Möglich ist.

Die Drehzahl misst man mit einer "Blitzlichtlampe" oder einen "Drehzahlmesser",kann mechanisch oder elektronisch sein.

Kommentar von Hendik91 ,

Also ich habe aber das Problem dass ich das Drehmoment nicht erhalten kann über die Methoden die du angibst.

Kann man das nicht über den Radius des Reifens und über die Winkelgeschwindigkeit errechnen ? 

Kommentar von fjf100 ,

Aus dem Physik-Formelbuch

P=M * w oder P= F *v hier ist P die Leistung in W (Watt)und M ist das Drehmoment in Nm (Newton mal Meter) am Rad und w ist die Winkelgeschwindigkeit des Rades in rad/s (Radiant pro Sekunde)

w=2 *pi *n hier ist n die Drehzahl des Rades in Undrehungen pro Sekunde

bei der 2 ten Formel ist F der Fahrwiderstand in N (Newton) und auch gleichzeitig die Umfangskraft am Rad (Tangentialkraft)

v ist die Fahrgeschwindigkeit in m/s (Meter pro Sekunde) 

Wenn es um Energie geht ,dann gilt P= Ezu/t

Ezu ist die zugeführte Energie zum Motor in der Zeit t in s Sekunden

Energiegehalt von Benzin Hu=42000 KJ/Kg (Kilojoule pro Kilogramm)

Beispiel : P=Ezu/t=42000 KJ/Kg * 1 Kg / 1 s= 42000 Kw (Kilowatt)

Wenn einen Motor in 1 Sekunde 42000 KJ Energie zugeführt werden ,ist dies eine Eingangsleistung von 42000 KW (Kilowatt Leistung)

Hu ist der "Untere Heizwert". Und Ho ist der "obere Heizwert"

Ho=Hu + Energiegehalt des Abgases

Bezugspunkt ist der Normzustand t=0° Celsius und p=101,3 KPa

(Kilopascal)

Bei deinen Versuch musst du die Werte messen,die notwendig sind ,um die Leistung und den Energieverbrauch zu bestimmen.

M=Fu * r hier ist Fu die Umfangskrsft am Rad und r ist der radius des Rades in m (Meter)

Ich kenne den Versuchsaufbau nicht und weis nicht,was nun gemessen wird.

TIPP ; Besorge dir privat ein Physik-Formelbuch im Buchladen.Da stehen alle Formeln drin,die du für deinen Versuch brauchst.

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