Wie genau hängt Luftwiderstand und Geschwindigkeit beim Auto ab?

Ich interessiere mich insbesondere für den Vergleich von Geschwindigkeiten auf der Autobahn (ab 100). Nimmt da der Luftwiderstand proportional, quadratisch oder exponentiell zur Geschwindigkeit zu? Bitte mit Quellenangaben, da ich auch schon Angaben dazu gefunden habe, die aber nie explizit für Autos auf Autobahnen waren. (Da stand: quadratisch. Aber wie gesagt: Ich bräuchte dazu wirklich empirische Daten.)

7 Antworten

RedPanther

Von gutefrage auf Grund seines Wissens auf einem Fachgebiet ausgezeichneter Nutzer

Auto

29.04.2025, 19:03

Es gilt, wie Littlethought schon geantwortet hat:

F = (A * cw * rho * v²)/2

Also der Strömungswiderstand F ist das Produkt aus seiner Stirnfläche A, dem cw-Wert (aerodynamische Güte, Form des Objektes), der Viskosität rho des strömenden Mediums (hier: Luft), dem Quadrat der Geschwindigkeit und von dem Ganzen die Hälfte.

Dem Quadrat der Geschwindigkeit. Damit hast du deine Antwort schon.

auf der Autobahn

da ich auch schon Angaben dazu gefunden habe, die aber nie explizit für Autos auf Autobahnen waren

Schau' dir die Formel an. Findest du irgendwas daran, das auf der Autobahn anders ist als auf einem Feldweg, einer Landstraße oder wenn du das Auto mit einem Katapult als Flugobjekt verschießt? Ich nicht:

Das Auto bleibt gleich groß, wenn du von der Landstraße auf die Autobahn einbiegst.
Die Form des Autos bleibt gleich, wenn du von der Landstraße auf die Autobahn einbiegst.
Dass du durch Luft fährst und deren Viskosität konstant ist, ändert sich nicht wenn du von der Landstraße auf die Autobahn einbiegst.

Also was bringt dich auf die Idee, dass sich irgendwas an der Formel des Luftwiderstands ändert, wenn du auf die Autobahn fährst?

Tessa1984

29.04.2025, 20:36

Der Luftwiderstand nimmt quadratisch mit der Geschwindigkeit zu, aber der Energiebedarf für das (weiter) beschleinigen kommt dann noch dazu!

d.h. für eine Dpppelung der Endgeschwindigkeit brauchts unter den gleichen Vorrauetzungen, also Aerodynamik, Reifenreibung etc. benötigt es die 8fache Leistung!

Littlethought

Von gutefrage auf Grund seines Wissens auf einem Fachgebiet ausgezeichneter Nutzer

Physik

29.04.2025, 18:07

Luftwiderstand F = cw * A * 0,5 * ro * v^2 ; wobei
F = Widerstandskraft , cw = Luftwiderstandsbeiwert ; ro = Dichte der Luft ;
A = Querschnittsfläche des Fahrzeugs ; v = Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist.
Diese Art von Gesetz gilt bei turbulenter Strömung die bei Fahrzeugen vorliegt.

siehe Wikipedia https://de.wikipedia.org/wiki/Str%C3%B6mungswiderstand
oder entsprechendes Physiklehrbuch

Hinzu kommt noch der Rollwiderstand der Reifen der aber vergleichsweise gering ist.
Bei laminarer (langsamer) Strömung gilt für kugelförmige Körper das Gesetz von Stokes F = 6*pi * ny* v * r wobei
ny die Viskosität , v die Geschwindigkeit und r der Kugelradius ist

Woher ich das weiß:Berufserfahrung – Lehrer u. Fachbetreuer für Mathematik und Physik i.R.

zetra

29.04.2025, 18:14

Hier die Antwort darauf, die im umgekehrter weise mit dem Bremsweg gleichkommt.

Ganz wichtig ist, dass der Luftwiderstand quadratisch mit der Geschwindigkeit wächst. Das bedeutet, dass sich der Luftwiderstand bei Verdoppelung der Fahrgeschwindigkeit vervierfacht.

Hier die Bestätigung dazu.

Übersicht mit KI

Weitere Informationen

Windschlüpfriges Bauen bei Fahrzeugen bedeutet, die Form und Konstruktion so zu gestalten, dass der Luftwiderstand minimiert wird. Dies führt zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch, höherer Geschwindigkeit und Stabilität, insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten.

Warum windschlüpfriges Bauen wichtig ist:

Verbesserte Effizienz:
Ein geringerer Luftwiderstand bedeutet, dass weniger Energie benötigt wird, um das Fahrzeug in Bewegung zu halten.
Geringerer Kraftstoffverbrauch:
Durch die Reduzierung des Luftwiderstands wird der Kraftstoffverbrauch gesenkt.
Höhere Geschwindigkeit:
Bei gleicher Motorleistung kann ein windschlüpfriges Fahrzeug höhere Geschwindigkeiten erreichen.
Verbesserte Stabilität:
Ein optimaler Luftstrom kann die Stabilität des Fahrzeugs bei hohen Geschwindigkeiten erhöhen.
Umweltfreundlichkeit:
Durch die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs werden auch die Emissionen reduziert.

Wie wird windschlüpfrig gebaut?

Stromlinienförmige Karosserie:
Eine glatte, stromlinienförmige Karosserieform ermöglicht einen effizienten Luftstrom.
Reduzierte Stirnfläche:
Eine kleinere Stirnfläche minimiert den Widerstand, den das Fahrzeug dem Luftstrom entgegenstellt.
Aerodynamische Elemente:
Zusätzliche Elemente wie Spoiler, Diffusoren oder Unterbodenverkleidungen können den Luftstrom optimieren und den Auftrieb reduzieren.
Optimierte Radkästen:
Radkästen können so gestaltet werden, dass der Luftstrom besser um die Räder strömt und Turbulenzen minimiert werden.

Beispiele:

Rennwagen:
Rennwagen zeichnen sich durch ihre extrem windschlüpfrige Form aus, um maximale Geschwindigkeit und Stabilität zu erreichen.
Moderne Autos:
Moderne Autos werden zunehmend mit aerodynamischen Optimierungen ausgestattet, um den Kraftstoffverbrauch zu senken.
Flugzeuge:
Flugzeugdesign ist seit jeher auf maximale Windschlüpfrigkeit ausgelegt, um den Luftwiderstand zu minimieren und die Flugleistung zu verbessern.
windschlüpfrig - Wiktionary“ [1] [E-Autos:] „Ähnlich wie bei einem Auto mit Verbrennungsmotor sorgen eine kleinere Stirnfläche und eine windschlüpfrige Karos...
Wiktionary
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