Frage von einfachichseinn, 150

Wieso können die meisten Menschen Fahrrad fahren, aber nicht mit dem Rad stehen, welche Physik steht dahinter?

Vermutlich ist das eigentlich ganz offensichtlich zu beantworten und ich stehe lediglich auf dem Schlauch.

wieso kann eigentlich fast jeder Mensch Rad fahren und das Gleichgewicht halten, kommt aber bei sehr langsamer Geschwindigkeit oder an einer Ampel ins schwanken?

Ich würde mal vermuten, dass es etwas mit den Newton'schen Axiomenzu tun hat, bin im Moment aber überfragt.

Also hat jemand eine Antwort parat?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von Myrine, 103

Da spielen unterschiedliche Effekte eine Rolle, lies z.B. mal diesen Artikel:

http://www.weltderphysik.de/thema/hinter-den-dingen/stabilitaet-von-fahrraedern/

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 76

Man könnte auf die Idee kommen, der Drehimpulserhaltungssatz sei dafür verantwortlich. Beim Kreisel ist das so, dass er wegen seines Drehimpulses nicht umkippt.
Bei Fahrradreifen wird das eine eher untergeordnete Rolle spielen.

Kommentar von thomsue ,

Drehimpulserhaltungssatz

Kommentar von thomsue ,

Aber wirklich untergeordnet

Kommentar von atoemlein ,

Nein, nicht untergeordnet, allein verantwortlich!

Kommentar von ThomasJNewton ,

Spätestens beim Motorrad (auch unter 200 km/h) ist der Effekt aber sehr deutlich.

Wenn du eine Rechtskurve fahren willst, ziehst du den Lenker erst mal nach links.
Die Kreiselkraft sorgt dafür, dass der Lenker sich kaum bewegt, aber das Motorrad nach rechts kippt.
Wenn es nach rechts gekippt ist, kannst du den Lenker nachführen, weil die Seitenneigung ja die Bedingung dafür ist, dass das Motorrad in der Kurve nicht nach außen kippt.

Klar macht man das automatisch, und man kann mit seinem Gewicht feinjustieren.
Und man kann das Ganze auch ohne Kreiselkräfte begründen, weil der Schwerpunkt ja nach rechts neben die Spur wandert, wenn man nach links lenkt, um eine Rechtskurve einzuleiten.

Also sollte man den Kreiseleffekt bei hohem Tempo und großer Aufmerksamkeit auch beim Radfahren beobachten können, aber beim Unterschied zwischen stabiler Schrittgeschwindigkeit und instabilem Stehen spielt er sicherlich keine Rolle.

Kommentar von atoemlein ,

Es ist die Erhaltung des Drehimpulses! Schon bei kleiner Rotationsgeschwindigkeit.

Nimm mal ein einzelnes Velorad, halte es mit beiden Armen seitlich an der Achse, beschleunige es mit dem Finger, dann lass die eine Seite der Achse los...
Das Rad bleibt fast vertikal auf deinem einen Finger hängen!

Kommentar von SlowPhil ,

Das Rad selbst schon, aber reicht das allein, um das komplette Fahrrad mit übergewichtigem Fahrer zu stabilisieren?

Antwort
von BBoyD, 44

Drehmoment und Drehimpulserhalung, ein Kreisel versucht in seinem bewegungszustand zu bleiben. Man müsste umso mehr Kraft aufwenden die Richtung der Drehachse zu verändern, je schneller sich das Rad dreht. Außerdem gibt es da noch die Trägheit in Fahrtrichtung.

Antwort
von Brandenburg, 59

Versuch einer hilfreichen und verständlichen Antwort: 

Ein fahrendes Fahrrad übt nach unten (Boden) sog. Fliehkräfte aus. Ab einer gewissen Geschwindigkeit sind die Fliehkäfte so stark, dass die damit erreichte Stabilität ein problemloses Halten des Gleichgewichts ermöglichen. 

Deshalb z.B. "schwanken" langsam fahrende Fahrräder mehr als schneller fahrende. Ihnen fehlt wegen zuwenig Geschwindigkeit die nötige ausreichende Fliehkraft (Stabilität) 

Die langsamen Fahrradfahrer haben also mehr Probleme das Gleichgewicht zu halten als schneller fahrende. 

Was übrigens auch für motorisierte "Zweirräder" gilt. 

Ob sich dieser Umstand bzw. physikalische Gesetz "Newton'schen Axiomenzu" o.ä. nennt weiss ich nicht. 

Kommentar von einfachichseinn ,

meinst du wirklich Fliehkraft? Das habe ich novh mit so gehört, Fliegkraft ist ein schwammiger Begriff oder Gewichtskraft aber ansonsten Scheint deine Antwort sehe logisch zu sein. Danke

Kommentar von Elfi96 ,

Das war auch das, was ich als Link einfügen wollte. Danke dir, Brandenburg! 

Kommentar von SlowPhil ,

Bei motorisierten Zweirädern sollte der Einfluss des Drehimpulses wesentlich größer sein als als bei Fahrrädern.

Antwort
von josef050153, 13

Stehen ist für einen Menschen überhaupt schwieriger als sich fortzubewegen. Ein Mensch ohne körperliche Beeinträchtigung kann locker 8 Stunden gehen, aber 8 Stunden Stillstehen sind eine Herausforderung.

Dazu kommt noch, dass man beim Fahren viel leichter das Gleichgewicht durch kleine Lenkerbewegungen korrigieren kann. Der Drehimpulserhaltungssatz spielt beim Fahrrad praktisch keine Rolle, wohl aber die Fliehkraft.

Antwort
von Elfi96, 87

Das Balancegefühl ist daran schuld. Die Balance beim Fahrrad (und auch bei einem Motorrad ) stabilisiert sich erst von selbst ab einer Geschwindigkeit  von 25 Stundenkilometern. LG

Kommentar von einfachichseinn ,

Ja ich glaube nicht, andernfalls könnten wohl Kinder oder unsportliche Menschen gar kein Rad fahren. Die wenigsten Menschen fahren im normalen Stadtverkehr 25 Kilometer pro Stunde.

Kommentar von Elfi96 ,

Tschuldigung, 20 Stundenkilometer. Wissen hast du anscheinend nicht, sonst hättest du nicht negativ bewertet.

http://www.wdr.de/tv/ kopfball/sendungsbeitraege

Kommentar von WoodsMiner ,

Ich halte die 25 km/h auch etwas übertrieben, aber mit 10 km/h würde das schon passen.

Sollte das mit den 25 km/h irgendwie wissenschaftlich belegt sein (auch wenn ich es selbst dann für Schwachfug halte), dann wird das darunter wohl so 'ne Grauzone sein

Kommentar von Elfi96 ,

20 Stundenkilometer. Google mal nach! 

Kommentar von Elfi96 ,

Ab 6m/s stabilisiert sich das Rad von allein. Googlen hilft.

Kommentar von einfachichseinn ,

Auch das mag ein wunderschöner theoretischer Wert sein, der in der Praxis wohl nur bedingt zu trift.

Kommentar von einfachichseinn ,

Und lernen, wie ich mit Kritik umgehe, muss ich auch nicht.

Kommentar von thomsue ,

Schon mal was vom drehimpulsergaltungssatz gehört

Kommentar von thomsue ,

Drehendes Rad, einseitig an einem Faden - wunderbar stabil

Kommentar von einfachichseinn ,

@tomsueHast du schon etwas von deutscher Grammatik, Ansprache und Satzzeichen gehört? Und ja ich kenne auch den Drehimpulssatz

Kommentar von Elfi96 ,

Sie haben im letzten Satz ein Komma vergessen und den Punkt am Ende des Satzes auch nicht gesetzt. Solche Schnitzer sollten nicht passieren,  wenn man andere Menschen in Oberlehrermanie auf solche Fehler aufmerksam macht. 

Kommentar von einfachichseinn ,

@Elfi96, ich habe nirgendswo behauptet vollkommen zu sein, allerdings gibt es ein paar grundlegende Regeln, die zum Verständnis auf so einer Plattform beitragen. 

Diese fehlen bei Tomsue leider gänzlich. 

Ich spiele im übrigen auch nicht den Oberlehrer. Ich habe nur Tomsues alberne Art und Wiese einen Kommentar abzugeben, nachgeäfft. 

Kommentar von OlliBjoern ,

Das ist unlogisch, denn warum sollte das "Balancegefühl" (das ja wohl eine Eigenschaft des Fahrers ist und nicht des Fahrrads!) von der Geschwindigkeit abhängen?

Es ist ein physikalischer Effekt, der mit der Rotation der Räder zusammenhängt (gyroskopischer Effekt), siehe auch der Link von Myrine, da ist das gut erklärt.

Ein rotierendes Rad (oder ein rotierender Kreisel) hat eine Drehachse, die man zwar ablenken kann, auf die man aber eine gewisse Kraft ausüben muss, damit das gelingt.

Im ruhenden (nicht-rotierenden) Zustand muss man diese Kraft nicht aufwenden, ein ruhendes Rad (oder ein ruhender Kreisel) kippt schon bei einer sehr geringen Kraft um.

Ein fahrendes Fahrrad stabilisiert sich also selbst durch die Rotation der Räder (das ist auch ganz ohne Fahrer so, siehe auch im Link).

Antwort
von erkennungslos, 5

Also ich kann auch wenn ich an der Ampel warten muss, wenn es gute läuft mehrere Minuten auf dem Bike ausbalancieren. 

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