Beim Radfahren fliesst Energie von der Pedale durch die Kette zum Hinterrad. Handelt es sich dabei um potentielle oder kinetische Energie?

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9 Antworten

Energie ist eine physikalische Größe, mit der man gut rechnen kann. Die Tatsache , dass man in der Lage ist, energietechnisch beim Fahrrad alles genau zu berechnen, ohne dass man eine Einteilung in obskure Energieformen kennen muss, zeigt, dass diese Einteilung offensichtlich wenig Bedeutung hat. Beispiel Fahrrad Kette: Das Fahrrad fahre mit v = 10 m/s nach rechts , die Kette bewege sich oben mit zusätzlich 5 m/s nach rechts und stehe unter einer Zugspannung von F = 30 N, nur als Beispiel . Dann ist der Energiestrom in der oberen Kette P = v • F = 15 m/s • ( - 30N) = - 450W, es fließt also ein Energiestrom von 450W vom Pedal zum Rad. Im Rahmen hast du dann F = + 30N mit einer Geschwindigkeit von + 10 m/s, also p = v • F = 10 m/s • 30N = + 300W, es fließt im Rahmen also ein Energiestrom von 300W vom Rad zum Pedal, unter dem Strich hast du also - 450W + 300W = - 150W vom Pedal zum Rad, und diese Energie stammt aus dem Radfahrer
Die Rechnung ist einwandfrei, es bringt aber nichts , nach der Realität der Teilenergieströme zu fragen, denn dann müsste man auch erklären, was denn mit dem Energiestrom im Rahmen ist.

So, nun das Ganze aus dem Bezugssystem Fahrrad. Hier ruht das Fahrrad und der Rahmen, es gibt also keinen Energiestrom von Rad zu Pedal, die Kette steht unter Zugspannung von F = 30N, sie bewegt sich mit 5 m/s nach vorne, du hast einen Energiestrom von P = v • F = 150W, also genau wie oben auch. Teilenergieströme gibt es hier nicht. An diesem Beispiel sieht man, dass Energieströme Bezugssystemabhängig sind, dies ist aber seit der Relativitätstheorie ohnehin jedem klar.

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Außer potenzieller und kinetischer Energie gibt es noch eine ganze Reihe weiterer mechanischer Energien.

Deine Beine leisten am Pedal Rotationsarbeit. Diese wird durch die Kette auf das Kettenrad am Hinterrad übertragen. Das Hinterrad leistet immer noch Rotationsarbeit, die durch den Kontakt zur Straße zunächst in Beschleunigungsarbeit umgewandelt wird, wodurch die kinetische Energie des Gesamtsystems Fahrer/Fahrard erhöht wird.

Bei konstanter Geschwindigkeit wird durch den Luftwiderstand Reibungsarbeit geleistet.

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Fahrrad Drehmoment?

es ist kinetische energie.... das ganze leitet sich von kinese (bewegung) ab

potenzielle energie bauen rad und fahrer auf, wenn sie gemeinsam den berg hoch radeln. in form von kinetischer wird sie wieder frei, wenn die beiden mehr oder weniger gemeinsam sich ihren weg wieder den berg runter bahnen.

lg, Anna

Es handelt sich hier um verrichtete "Arbeit"

Arbeit ist das produkt aus der Kraft "F" mal längs des Weges "S"

Formel W=F*S hier sind F und S Vektoren,die zu jeden zeitpunkt parallel leigen müssen.

Du kannst die Vortriebskraft F am Umfang des Rades nehmen und S ist dann der zurückgelegte Weg des rades auf der Straße.

oder auch die Kettenkraft Fk und den zurückgelegten Weg der Kette Sk

W=Fk*Sk

Es ist kinetische Energie, welche du mit deinem Körper generierst.
Nur wenn du beim Radfahren stehend deinen Körper teilweise anhebst wird dieser Anteil über potentielle Energie zwischen "gespeichert" und sofort wieder in kinetische Energie umgesetzt.
Natürlich ist die Energie in deinem Körper gespeichert und  wird dann über komplizierte chemische/mechanische Vorgänge in eine Kraftwirkung umgewandelt.
Doch dieser Energie-Speicher beinhaltet keine potentielle Energie, weil diese immer sofort "mechanisch" abrufbar sein muß, wie z,Bsp. auch aus einer gespannten Feder.

Am ehesten potentielle Energie in Art einer Feder.

Dein Bein und die Kette sind eine Art Feder, die du ständig spannst.

Aber es ist mMn schwierig, das so klar zu trennen.

Die kinetische Energie wird erst dann frei, wenn die potentielle Energie am Rad in eine Vorwärtsbewegung umgewandelt wird.

Am ehesten potentielle Energie in Art einer 
Feder.

nein, diese Betrachtung ist völlig daneben. Gespannte Muskeln oder die Spannung in einer Kette beschreiben keine potentielle Energie sondern hier nur die Spannung in mechanischen "Bauteilen" bei einer Kraftübertragung.

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@Viktor1

Federenergie ist eine art der potentiellen Energie. Und ich finde es passender, die Kette und das Bein als eine Feder zu betrachten, als als eine sich bewegende Masse. Wenn überhaupt. Eigentlich ist es noch treffender, der Kette garkeine Energiespeichereigenschaften zuzusprechen.

So bin ich auf meine Aussage gekommen.

Ich bleibe bei meiner Umwandlungsreihenfolge: Chemische Energie -> Potentielle Energie -> Kinetische Energie

Verluste (also thermische Energie) lassen wir mal beiseite.

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Nachdem Du mit Deinem Gewicht auf dem Pedal stehst, steckst Du dadurch deine potetielle Energie in das Pedal.

Kette und Antrieb sind nur Umlenkungen, also im Prinzip Hebel.

Die
mechanische Arbeit, die Du dabei verrichtest ist das das dauernde
runterdrücken des Pedals und "sich wieder nach oben abdrücken" und damit
wieder ein Aufbau potentieller Energie.

Kinetische Energie hast du dann, sobald Du Dich in Bewegung setzt.

es handelt sich um mechanische Energie

kinetische Energie

Wenn du dein Fahrrad auf einen Berg schiebst steckst du potentielle Energie hinein, die sich beim runterrollen in kinetische umwandelt.

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