03-01-2024, 01:11 PM
Wenn du die Kraft meinst, die zwischen dem Reifen und der Fahrbahn entsteht und die Fortbewegung (oder auch Bremsbewegung) ermöglicht, dann muss man sich den sog. "Schlupf" anschauen.
Hintergrund:
Wir wissen, dass Radradius*Winkelgeschwindigkeit = Fahrgeschwindigkeit sein "MÜSSTE". Das ist aber tatsächlich nur bei reinem Rollen der Fall (z.B. bei dem nicht angetriebenen Rad).
Während der Fahrt dreht das angetriebene Rad ein wenig durch (Schlupf). Das bedeutet, dass das Fahrzeug sich ein wenig langsamer bewegt, als es sich laut obiger Formel bewegen müsste.
Die genaue Definition von Schlupf findest du z.B. hier:
https://studyflix.de/ingenieurwissenscha...rbahn-1170
Nun, bei relativ kleinen Schlupfwerten (bei normaler Fahrt) korreliert der Schlupf linear mit der Kraft, die der Reifen auf die Fahrbahn überträgt.
Der Faktor, der die Stärke dieser Korrelation bestimmt, nennt sich (glaube ich) "longitudinale Steifigkeit".
Die Gleichung sieht dann so aus:
Kraft = Schlupf * longitudinale_Steifigkeit
Nun leider ist die "longitudinale_Steifigkeit" nicht leicht zu berechnen, das sie von vielen reifen-spez. Faktoren abhängt. Man kann sie aber empirisch bestimmen.
Für die Berechnung des Schlupfes bräuchte man i.d.R. 2 Geschwindigkeiten: die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit und die Umfangsgeschwindigkeit des angetriebenen Rads. Letztere wäre mit dem Handy messbar (Gyroskop). Die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit mit der benötigten Genauigkeit (es geht wirklich um sehr kleine Abweichungen) ist nur schwer mit dem Smartphone messbar.
Eine mögliche Lösung wäre, ein zweites Handy an das nicht angetriebene Rad zu befestigen und auch dort die Winkelgeschwindigkeit messen. Dieses Rad befindet sich im "reinen Rollen" und müsste sich somit etwas langsamer drehen als das angetriebene Rad. Anschließend könnte man die prozentuale Abweichung zwischen den beiden Winkelgeschwindigkeiten bilden (Schlupf). Achtung: das funktioniert nur wenn beide Räder den gleich Radius haben...zumindest wäre das die Annahme - > vllt. mit dem Druck angleichen.
Damit hätte man zumindest schon mal den Schlupf, welcher linear mit der Kraft korreliert. Die longitudinale Steifigkeit müsste man mit Versuchen (mit bekannter Antriebskraft) bestimmen.
VG
Nacho
Hintergrund:
Wir wissen, dass Radradius*Winkelgeschwindigkeit = Fahrgeschwindigkeit sein "MÜSSTE". Das ist aber tatsächlich nur bei reinem Rollen der Fall (z.B. bei dem nicht angetriebenen Rad).
Während der Fahrt dreht das angetriebene Rad ein wenig durch (Schlupf). Das bedeutet, dass das Fahrzeug sich ein wenig langsamer bewegt, als es sich laut obiger Formel bewegen müsste.
Die genaue Definition von Schlupf findest du z.B. hier:
https://studyflix.de/ingenieurwissenscha...rbahn-1170
Nun, bei relativ kleinen Schlupfwerten (bei normaler Fahrt) korreliert der Schlupf linear mit der Kraft, die der Reifen auf die Fahrbahn überträgt.
Der Faktor, der die Stärke dieser Korrelation bestimmt, nennt sich (glaube ich) "longitudinale Steifigkeit".
Die Gleichung sieht dann so aus:
Kraft = Schlupf * longitudinale_Steifigkeit
Nun leider ist die "longitudinale_Steifigkeit" nicht leicht zu berechnen, das sie von vielen reifen-spez. Faktoren abhängt. Man kann sie aber empirisch bestimmen.
Für die Berechnung des Schlupfes bräuchte man i.d.R. 2 Geschwindigkeiten: die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit und die Umfangsgeschwindigkeit des angetriebenen Rads. Letztere wäre mit dem Handy messbar (Gyroskop). Die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit mit der benötigten Genauigkeit (es geht wirklich um sehr kleine Abweichungen) ist nur schwer mit dem Smartphone messbar.
Eine mögliche Lösung wäre, ein zweites Handy an das nicht angetriebene Rad zu befestigen und auch dort die Winkelgeschwindigkeit messen. Dieses Rad befindet sich im "reinen Rollen" und müsste sich somit etwas langsamer drehen als das angetriebene Rad. Anschließend könnte man die prozentuale Abweichung zwischen den beiden Winkelgeschwindigkeiten bilden (Schlupf). Achtung: das funktioniert nur wenn beide Räder den gleich Radius haben...zumindest wäre das die Annahme - > vllt. mit dem Druck angleichen.
Damit hätte man zumindest schon mal den Schlupf, welcher linear mit der Kraft korreliert. Die longitudinale Steifigkeit müsste man mit Versuchen (mit bekannter Antriebskraft) bestimmen.
VG
Nacho