Physik – die neusten Beiträge

Wie Verlustleistung eines schlecht aufgefüllten Fahrrad-Reifen berechnen?

Es ergab sich mal wieder, dass ich gefühlt kaum vorwärts kam und ich meinen Schlauch wieder neu aufpumpen musste.

Wie viel Watt macht eigentlich ein schlecht aufgefüllter Reifen wirklich aus? Das hängt von vielen Faktoren ab, aber wie kann man es persönlich für sich praktisch Messen und ausrechnen?

Dank Pedelec/Fahrradmonitor/App stehen einem ja inzwischen mehr angezeigte Daten zur Verfügung als mit einem Bio-Bike. Ein Kollege und ich meinen eine Rechen-Lösung dafür gefunden zu haben. Ich möchte aber gerne hier noch einmal nachfragen, was für einen Lösungsvorschlag ihr vielleicht hättet. Man ist ja oft selbst vom eigenen Weg verblendet.

Hintergrund: Man könnte einfach die Wattzahl der gesamten Strecken vergleichen. Allerdings variieren hier zu viele Parameter wie ich feststellte (dann spielen Wind, Ampeln und co. plötzlich eine Rolle). Auch könnte man ja versuchen die Geschwindigkeit konstant zu lassen und einfach entsprechend die Leistung zu dosieren und abzulesen. Das ist allerdings schwieriger als ich dachte vor allem, da man ja auch auf den Verkehr achten muss. Es ist daher einfacher einfach das zu treten, was man normalerweise so tritt und das sind bei mir durchschnittlich 200 Watt und dann die Geschwindigkeit abzulesen. Daraus ergeben sich folgende...

...Parameter:

  • gleicher Streckenabschnitt in Windgeschützter Zone ohne E-Unterstützung
  • Systemgewicht (Pedelec+Fahrer+Gepäck) ca.150 kg (spielt in unserer Berechnung keine Rolle)
  • Endgeschwindigkeit "schlecht aufgefüllter" Reifen 18 km/h (ca. 4,3 bar)
  • Endgeschwindigkeit "gut gefüllter" Reifen 25 km/h (ca. 5 bar)
  • Trittleistung (Ptritt) jedes mal ca. 200 Watt

Ich habe also durch den schlecht aufgefüllten Reifen (übrigens 4,3 vs. 5,0 bar) an Geschwindigkeit verloren, obwohl ich die gleiche Leistung reingesteckt habe. Wie viel Watt gehen also durch den schlechter gefüllten Reifen verloren?

Fahrrad, Mathematik, Geschwindigkeit, Watt, Berechnung, kinetische Energie, Pedelec, Physik, Reifendruck, Lösungsweg

Sind wir Teil eines genetischen Algorithmus?

Ein vollständig-allmächtiger Gott wäre in der Lage, direkt die beste aller Welten zu schaffen (vgl. Leibniz). Ob wir bereits in einer solchen leben, wissen wir allerdings nicht. Für die meisten von uns ist es jedenfalls nicht die beste vorstellbare Welt. Auch aus Sicht der Theodizee kann aufgrund der Existenz von Leid angezweifelt werden, dass dies bereits die optimale Welt ist (vgl. z.B. Nietzsche oder Hume).

Nehmen wir einfach einmal an, Gott sei der nicht-vollständig allmächtige Schöpfer dieser Welt. Er hat zwar prinzipiell absolute Macht, die Welt zu erschaffen, zu zerstören oder vereinzelt zu manipulieren - aber er hat keine Information über alle Parameter und Wechselwirkungen. Anders ausgedrückt: Es gibt Unsicherheiten und er ist nicht allwissend. Er hat jedoch ein wie auch immer geartetes Ziel, eine möglichst optimale Welt zu erschaffen. Der Zweck und die genaue Zielfunktion seien für uns aber erst einmal unerheblich.

Wenn dieser Gott nun versucht, die nach seinen Vorstellungen beste aller Welten zu erschaffen, ist das ein sehr schwieriges Optimierungsproblem. Es gibt eine Vielzahl an Variablen, die es allein in unserem Universum zu berücksichtigen gilt. Also bietet sich ein heuristischer Ansatz an: Ein genetischer Algorithmus ist eine iterative (schrittweise) Optimierungsmethode. In jeder Iteration werden Kandidatenlösungen für das Optimierungsproblem erzeugt. Diese Lösungen werden auf ihre Fitness bewertet, und die besten Individuen werden ausgewählt, um in die nächste Iteration weiterzuleben. Das Verfahren läuft so lange, bis eine annähernd optimale Lösung gefunden wurde.

Dieses Konzept ist u.a. mit Bostroms Simulationshypothese vereinbar: Diese besagt, dass die Realität, in der wir leben, möglicherweise eine hochentwickelte Simulation ist, die von einer fortgeschrittenen Zivilisation (einem Schöpfergott) erstellt wurde. In diesem Sinne wäre unsere Welt nur eine Iteration in diesem Algorithmus, deren Fitness noch bestimmt werden muss.

Offen bleibt:

  • Was ist das Ziel des Schöpfergottes in so einem Szenario und was ist die Definition von Fitness, nach der Welten bewertet werden?
  • Was passiert mit der besten gefundenen Welt?
  • Sind Naturkonstanten oder physikalische Gesetze die einzige Grundparametrisierung, die eine Welt hervorbringen?
  • Welche Rolle spielt der Zufall?
  • Haben wir eine Seele oder ist unser Verhalten determiniert?
  • Wie könnten verschiedene religiöse oder philosophische Traditionen die Vorstellung eines nicht-vollständig allmächtigen Schöpfers und einer optimierten Welt interpretieren?
  • Wenn die Welt als heuristischer Optimierungsprozess betrachtet wird, welche Möglichkeiten könnte dies für die Zukunft der Menschheit und die Entwicklung der Welt eröffnen?
Religion, Islam, Spiritualität, Christentum, Wissenschaft, Universum, Psychologie, Welt, Atheismus, Glaube, Gott, Philosophie, Physik, Simulation, Sinn, Sinn des Lebens, Algorithmus, Philosophie und Gesellschaft

Wovon seid ihr überzeugt?

Laut einer Studie ist unser Universum viel älter als gedacht. Mittlerweile gehen Forscher davon aus, dass unser Universum 26.7 Milliarden Jahren alt ist und nicht 13.7 Milliarden Jahren alt.

https://eu.usatoday.com/story/news/nation/2023/07/14/universe-may-older-than-thought-study-shows/70411343007/

Da die Wissenschaft größtenteils mit Vermutungen arbeitet, können sich die meisten Theorien von heute auf morgen als Irrtum herauskristallisieren. Abgesehen davon, was sich anhand von Beobachtungen und Experimenten sowieso belegen lässt.

Die wichtigsten Fragen lassen sich mithilfe der Wissenschaft jedenfalls nicht beantworten, und genau darum geht es hier, um die eigene Überzeugung.

Ich bin davon überzeugt, dass die Erde einzigartig ist und dass es in unserem Universum nichts Vergleichbares gibt, was auch nur annähernd an diese Vielfalt und Perfektion herankommt. Alle Exoplaneten, die bisher entdeckt wurden, bestätigen meine Behauptung. Es zeigt, dass selbst in einem Zeitraum 26.7 Milliarden Jahren, kein einziger von diesen Planeten sich so entwickeln konnte wie die Erde.

Wenn man alle Faktoren und Prozesse bei einer Wahrscheinlichkeitsrechnung berücksichtigt, würde selbst das Ergebnis dieser Berechnung in allen Bereichen der Mathematik abgelehnt werden. Weil alles, was über 1 zu 10^35000 hinausgeht, von der Wissenschaft als unwahrscheinlich eingestuft wird. Demnach dürfte es im gesamten Universum keinen einzigen Planeten wie die Erde geben, wenn man alles dem Zufall überlässt.

Leute, die alles dem Zufall überlassen, sollten sich das Ergebnis dieser Berechnung auf einen weißen Overall drucken lassen und es als Faschingskostüm tragen.

Vielleicht sollte man sich erstmal Gedanken darüber machen, warum sich etwas Übernatürliches mit einer empirischen Wissenschaft nicht belegen lässt.

Dafür gibt es einen ganz plausiblen Grund.

Man kann nämlich nicht von den Eigenschaften innerhalb eines Systems auf das System selbst schließen. Anhand eines simplen Experiments könnte man dies mit Leichtigkeit belegen.

Das ist wie, wenn man sich in einer virtuellen Welt befindet und von der Position des Charakters im Spiel Aussagen über den Computer macht, auf dem das Spiel läuft anhand der Regeln und Physik, die nur dort gelten.

Es lässt sich nicht anhand von Objekten innerhalb einer virtuellen Welt Aussagen über das Objekt(Computer) und dessen Hardware machen, auf dem das Spiel läuft.

Ein Charakter im Spiel kann nur Aussagen über das Verhalten von Dingen innerhalb seiner Welt machen, jedoch nicht über den Computer, welcher das Spiel erzeugt.

Der Entwickler des Spiels, der den Computer bedient, könnte alles Mögliche in einer virtuellen Welt verändern, ohne dass der Charakter ihn je zu Gesicht bekommt.

Andersrum könnte der Charakter in einer virtuellen Welt niemals, mit seinen Mitteln, die Existenz von dem Entwickler belegen. Weil es unmöglich ist. Ein Charakter, der sich in diesem Beispiel auf der ersten Ebene befindet, kann keine Aussage über die nächst höhere Ebene machen.

Studium, Chemie, Gedanken, Wissenschaft, Biologie, Psychologie, Forschung, Glaube, Naturwissenschaft, Physik, Theorie

Meistgelesene Beiträge zum Thema Physik