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Mathematisch/physikalisch begabte Motorradfahrer?

Erstellt von borromeus, 11.11.2013, 08:17 Uhr · 93 Antworten · 7.677 Aufrufe

  1. Registriert seit
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    #61
    Hast Du ein Fahrrad-Vorderrad griffbereit? Wie erklärst Du dann die Kreiselkräfte bei bei meinem oben genannten Beitrag #55?

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    #62
    Durch den zusätzlichen Freiheitsgrad.

    Lass das Rad in der Gabel drin, spann den Rahmen fest in einen Schraubstock, versetze das Rad in heftigste Rotation und drehe am Lenker. Der geht butterweich, ohne jede Kraftanstrengung. Nix mit Kreiselkraft.

    Gruß
    Serpel

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    #63
    Dankeschön Man lernt nie aus...
    Gyroskopischer Effekt
    Unter
    "Gyroskopischer Effekt bei Zweirädern"

    steht:

    Zitat
    Entgegen der gängigen Meinung ist der gyroskopische Effekt nicht ausschlaggebend dafür verantwortlich, dass sich ein (vorwärts) freilaufendes Fahrrad üblicher Lenkgeometrie selbständig ausbalanciert. Verantwortlich ist hierfür vielmehr der Umstand, dass bei einem seitlichen Kippen des Fahrrads das Vorderrad automatisch einlenkt und so der Auflagepunkt der Reifen auf der Straße wieder unter dem Massenschwerpunkt zu liegen kommt. Der gyroskopische Effekt hat hier lediglich eine stabilisierende Wirkung.

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    #64
    Das ist genau das, was ich meine, danke!

    Gruß
    Serpel

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    #65
    Was haben die Kreiselkräfte mit der Eingangsfrage
    Welche Kurve ist das nun beim Reinbremsen und Rausbeschleunigen?
    zu tun? Oder ist das ein unabhängig davon diskutiertes Thema?

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    #66
    Zitat Zitat von Eiskrem Beitrag anzeigen
    Was haben die Kreiselkräfte mit der Eingangsfrage zu tun? Oder ist das inzwischen ein völlig unabhängig davon diskutiertes Themas?
    Um die Gesamtheit (annähernd) verstehen zu können bedarf es wohl auch Neben-Diskussionen

    Oder hast Du schon die Antwort?

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    #67
    Zitat Zitat von beiker Beitrag anzeigen
    Oder hast Du schon die Antwort?
    Leider nein!

  8. borromeus Gast

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    #68
    Serpel, hier gehst Du leider irr.
    Trotz Deiner wunderbaren Beiträge hier. Danke an dieser Stelle!!

    Aber kipp mal ein 90° gedrehtes rotierendes Rad nach oben.
    DAS ist der Grund warum das Vorderrad in Schräglage schwerer abhebt.

    Das hat mit dem verlinkten gyroskopischen Wiki-Link überhaupt nichts zu tun, sondern mit träger Masse.

  9. Registriert seit
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    #69
    Auf den letzten Seiten sind wir ein wenig abgedriftet, deswegen kann es schon sein, dass einige Missverständnisse entstanden sind. Wir haben drei Themen diskutiert, die nicht unbedingt etwas miteinander zu tun haben:

    1. Optimale Bahnkurve

    2. Beschleunigung in Schräglage

    3. Ausbalancieren eines Zweirads

    Das dritte Thema ist geklärt, denke ich. Jedenfalls das Prinzip, wodurch ein Zweirad in Fahrt ausbalanciert wird.

    Auch das erste ist auf einer ersten, naiven Stufe recht gut erklärt, und man kann mit diesen Parabelbahnen sogar in der Praxis etwas anfangen, wie ich auf Pässe schon oftmals bemerkt habe, weil ausprobiert. Damit ist man einfach schneller als andere, die schöne Kreisbogen fahren, obwohl mit meistens weniger Schräglage unterwegs. Außerdem können die Parabelbahnen nicht mehr signifikant verbessert werden, da die oben genannte Rundenzeit von 13.2 s gegenüber der theoretischen Minimalzeit von 12.8 s kaum noch Spielraum bietet. Hier sind wir bereits an einem Punkt angelangt, wo der Berechnungsaufwand für minimale Verbesserungen exorbitant ansteigt. Ich kann das versuchen, aber lohnen wird es sich kaum mehr.

    Das zweite Thema bietet aber noch Potential - da können wir nun ja weiter machen.

    Gruß
    Serpel

    - - - Aktualisiert - - -

    Zitat Zitat von borromeus Beitrag anzeigen
    Serpel, hier gehst Du leider irr.
    Trotz Deiner wunderbaren Beiträge hier. Danke an dieser Stelle!!

    Aber kipp mal ein 90° gedrehtes rotierendes Rad nach oben.
    DAS ist der Grund warum das Vorderrad in Schräglage schwerer abhebt.

    Das hat mit dem verlinkten gyroskopischen Wiki-Link überhaupt nichts zu tun, sondern mit träger Masse.
    Erst mal danke für die Einschätzung meiner Beiträge!

    Leider verstehe ich deinen Einwand nicht wirklich. Deswegen gehe ich erst mal ganz allgemein darauf ein, auch weil es generell hilft, einen Konsens zu finden.

    Das allgemeine Prinzip beim Kreisel wird dadurch ganz gut beschrieben, dass er stets in senkrechter Richtung ausweicht zu der Richtung, in der das externe Moment eingeleitet wird. Das ist letztlich der Grund dafür, warum der Lenker eines Zweirads mit fest eingespanntem Rahmen unabhängig vor der Rotationsgeschwindigkeit des Rades bewegt werden kann. Die auftretenden Kreiselkräfte wirken stets senkrecht zur Drehbewegung und werden vom Rahmen und der Einspannvorrichtung absorbiert.

    Dem steht nun natürlich die Erfahrung gegenüber, denn wir alle wissen, dass das Lenken beim Motorrad mit zunehmender Geschwindigkeit immer stärkere Lenkimpulse erfordert. Der Grund dafür liegt in der fehlenden Einspannung des Rahmens während der Fahrt. Durch den Lenkimpuls zur falschen Seite (der im ersten Moment tatsächlich sehr leicht von der Hand geht), kippt das Motorrad unmittelbar zur (richtigen) Seite. Das aus zwei Gründen: erstens wegen der Trägheit der Masse in Verbindung mit der Verlagerung des Schwerpunktes und zweitens durch das Ausweichmoment des (Vorderrad-)Kreisels. Durch das Kippen wiederum - und jetzt kommt’s - entsteht ein weiteres Ausweichmoment, das den Lenker nach innen zu drehen versucht (und dies tatsächlich auch ein Stück weit tut). Entsprechender Druck auf das kurveninnere Lenkerende verzögert diese Bewegung, damit das Motorrad weiter in die Kurve kippen kann und der Einlenkvorgang nicht vorzeitig abgebrochen wird. Erst, wenn man den Druck reduziert, schwenkt der Lenker so weit nach innen, wie für stabile Kurvenfahrt nötig ist. Aber eben - durch den einleitenden Lenkimpuls entsteht in letzter Konsequenz eine Kraft gegen die drückende Fahrerhand, die umso größer ist, je schneller man fährt (und je größer der Lenkimpuls war).

    Auslenken ist physikalisch gesehen dann genau der gleiche Vorgang zur anderen Seite hin, bedarf also keiner weiteren Betrachtung. Auslenken einer Linkskurve beispielsweise ist das gleiche wie Einlenken einer Rechtskurve und umgekehrt.

    Zum Schluss nochmals: Kreiselkräfte wirken niemals dem eingeleiteten Moment direkt entgegen, sondern weichen immer 90° dazu aus (auch zur Drehachse). Das bedeutet, dass Kreiselkräfte immer dann wirkungslos sind, wenn die Ausweichrichtung durch Zwangskräfte (meistens durch mechanische Vorrichtungen) unterbunden wird.

    Gruß
    Serpel

  10. Registriert seit
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    #70
    Vielen Dank Serpel und allen anderen für das schöne Thema! Macht mir echt Spaß zu lesen und die grauen Zellen anzustrengen. :-)


    Zitat Zitat von Serpel Beitrag anzeigen
    Auf den letzten Seiten sind wir ein wenig abgedriftet, deswegen kann es schon sein, dass einige Missverständnisse entstanden sind. Wir haben drei Themen diskutiert, die nicht unbedingt etwas miteinander zu tun haben:
    1. Optimale Bahnkurve
    2. Beschleunigung in Schräglage
    3. Ausbalancieren eines Zweirads
    Das mit der Bahkurve ist schon klasse gewesen. Die Parabel habe ich aber noch nicht verdaut.
    Jetzt hast Du aber noch ein weiteres Thema unten eröffnet, in der Diskussion der Grundlagen für 2., nämlich
    4. Einlenken bei nicht langsamen Geschwindigkeiten


    Zitat Zitat von Serpel Beitrag anzeigen
    Dem steht nun natürlich die Erfahrung gegenüber, denn wir alle wissen, dass das Lenken beim Motorrad mit zunehmender Geschwindigkeit immer stärkere Lenkimpulse erfordert.
    ...
    Durch das Kippen wiederum - und jetzt kommt’s - entsteht ein weiteres Ausweichmoment, das den Lenker nach innen zu drehen versucht (und dies tatsächlich auch ein Stück weit tut). Entsprechender Druck auf das kurveninnere Lenkerende verzögert diese Bewegung, damit das Motorrad weiter in die Kurve kippen kann und der Einlenkvorgang nicht vorzeitig abgebrochen wird. Erst, wenn man den Druck reduziert, schwenkt der Lenker so weit nach innen, wie für stabile Kurvenfahrt nötig ist. Aber eben - durch den einleitenden Lenkimpuls entsteht in letzter Konsequenz eine Kraft gegen die drückende Fahrerhand, die umso größer ist, je schneller man fährt (und je größer der Lenkimpuls war).

    Die Beschreibung kann ich fast nachvollziehen, ich stoße mich aber ein wenig an den Bezeichnungen. Deshalb ein paar Kommentare zur Klärung.
    Einen Lenkimpuls braucht es m.E. "nur" für das Einleiten einer schnellen und starken Richtungsänderung (schnelles Ausweichen).
    Bei eine normalen Kurvenfahrt wird die Kurve durch einen langsamen Druck nach vorne am kurveninneren Lenkerende eingeleitet und gehalten. Kein Impuls, sondern die Schräglage wird durch wachsenden Druck erhöht. Eine stabile Kurvenfahrt (konstanter Radius und konstante Schräglage) bedeutet, dass der Druck nicht weiter gesteigert wird, sondern konstant bleibt. Eine Verringerung des Drucks führt zum Aufrichten und zum größeren Kurvenradius.


    Zitat Zitat von Serpel Beitrag anzeigen
    Auslenken ist physikalisch gesehen dann genau der gleiche Vorgang zur anderen Seite hin, bedarf also keiner weiteren Betrachtung. Auslenken einer Linkskurve beispielsweise ist das gleiche wie Einlenken einer Rechtskurve und umgekehrt.
    Das finde ich nicht! Auslenken funktioniert über das Verringern des Drucks. Den Druck auf der einen Seite des Lenkers kann ich natürlich verringern, in dem ich auf der anderen Seite drücke, aber ich finde, das an dieser Stelle irreführend.
    Allerdings liegt es wahrscheinlich auch daran, dass ich mit Deiner Erklärung hadere, weil ich weniger flott Kurven fahre! :-D


    Zitat Zitat von Serpel Beitrag anzeigen
    Zum Schluss nochmals: Kreiselkräfte wirken niemals dem eingeleiteten Moment direkt entgegen, sondern weichen immer 90° dazu aus (auch zur Drehachse). Das bedeutet, dass Kreiselkräfte immer dann wirkungslos sind, wenn die Ausweichrichtung durch Zwangskräfte (meistens durch mechanische Vorrichtungen) unterbunden wird.
    Gruß
    Serpel

    Ja, volle Zustimmung. Ich denke auch eine Zwangsbedingung wird bei der Diskussion der Kurvenfahrt leicht übersehen. Das Rad schwebt ja nicht im Raum, wie man es bei anderen Kreiselbetrachtungen annimmt oder auch mit einem sich drehenden Rad, das von Hand gehalten wird, simuliert. Das Rad des Motorrades hat ja Kontakt zum Boden. D.h. der Drehpunkt ist nicht in der Radmitte, sondern an der Radunterseite. Ich denke, dass ist dann auch der Grund, warum wir dann wirklich die Kurve fahren.


    Gute Kurvenfahrten
    Frank


    PS: Die Drehmomente lassen sich auch ganz gut mit der Drei-Finger-Regel nachvollziehen:
    Faust machen, Daumen raus --> das ist der Drehimpuls, d.h. die Drehachse (Drehrichtung wie eine Schraube, die man reindreht). Daumen zeigt nach links, Rad dreht sich, als ob es in Blickrichtung rollt.
    Zeigefinger ausstrecken --> das ist das Drehmoment, das auf die Drehbewegung wirkt (die versuchte Drehung wiederum wie eine Schraube). Zeigefinger nach oben, wir tun so als ob wir am Lenker rechts drücken.
    Mittelfinger senkrecht zu Daumen und Zeigefinger ausstrecken --> Das ist das resultierende Drehmoment (Schraube). Mittelfinger zeigt nach vorne, d.h. das Rad kippt im Uhrzeigersinn.
    Hurra, der Druck am rechten Lenkerende führt zum Kippen nach rechts!


    Jetzt machen wir das ganze nochmal mit dem Kippen nach rechts als wirkendes Drehmoment:
    Daumen nach links (hat sich nicht geändert), Zeigefinger nach vorne (Rad kippt ja nach rechts), dann zeigt der Mittelfinger nach unten: Voila, es ist eine Drehung nach rechts!!!


    PPS: Die Drei-Finger-Regel funktioniert auch bei Linkskurven, aber wer zeigt sich schon gerne selbst den F...finger? :-P


 
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