Physik?

Ich habe eine Frage zur Zentripedalkraft. Wenn man sich zum Beispiel ein Auto vorstellt, dass um die Kurve fährt, aber als "Abkürzung" seine Fahrbahnhälfte verlässt und etwas mehr abbiegt, um bisschen schneller zu sein, ist die Zentripedalkraft kleiner. Somit muss weniger Kraft aufgewendet werden, da der Radius der "verkürzten Kurve" deutlich größer ist. Aber bei der Kurve, die er rechtsmäßig fahren sollte, ist die Zentripedalkraft größer. Also die Kraft ist größer, die ihn in der Kreisbahn festhält. Kann man dann sagen, dass durch die größere Zentripedalkraft das Fahren auf der eigentlichen Kurve sicherer ist?

Comments

[Wechselfreund]

Wieso sollte es sicherer sein, wenn die Zentripetalkraft (die durch Haftreibung kompensiert werden muss) größer ist?

[EinstNewt142]

Warum ist es sonst sicherer?

Answer 1

[Hamburger02]

Kann man dann sagen, dass durch die größere Zentripedalkraft das Fahren auf der eigentlichen Kurve sicherer ist?

Das Gegenteil ist der Fall. Die Zentripetalkraft muss durch die Haftung der Reifen auf der Fahrbahn erzeugt werden. Diese Haftreibungskraft kann aber nur eine bestimmte Größe erreichen und wenn die überschritten wird, rutschen die Reifen weg, das Auto schleudert und fliegt aus der Kurve. Daher fährt man umso sicherer, je niedriger die erforderliche Zentripetalkraft ist. Wenn man die Kurve schneidet, erreicht man genau das, dass die Zentripetalkraft kleiner wird, weil der Radius größer wird und die Gefahr des Schleuderns wird dadurch geringer.

Answer 2

[6NATAS6]

Ja, das kann man so sagen. Die Zentripedalkraft ist die Kraft, die notwendig ist, um ein Fahrzeug auf einer kurvenförmigen Bahn zu halten. Wenn ein Auto eine schärfere Kurve fährt, benötigt es eine größere Zentripedalkraft, um auf der gewünschten Bahn zu bleiben. Diese Kraft wird durch die Haftreibung zwischen den Reifen und der Straße erzeugt.

Wenn das Auto jedoch von der idealen Kurve abweicht und einen größeren Radius wählt, verringert sich die Zentripedalkraft, da der Radius größer ist. Dies kann dazu führen, dass das Auto nicht so stabil in der Kurve bleibt, was das Risiko von Rutschen oder Kippen erhöht.

Daher kann man sagen, dass das Fahren auf der vorgesehenen Kurve sicherer ist, weil die größere Zentripedalkraft (aufgrund des kleineren Radius) hilft, das Fahrzeug stabil zu halten. Eine größere Zentripedalkraft bedeutet auch, dass die Haftreibung besser genutzt wird, was ein sicheres Fahren ermöglicht.

Answer 3

[CatsEyes]

Da spielen noch mehr Fakten eine Rolle, wie z. B. Haftung der Reifen auf der Fahrbahn. Nur die Zentripetalkraft allein betrachten genügt da m. E. nicht. Kann zumindest ich somit nocht klar beantworten. Aber interessante Frage!

Answer 4

[willi55]

Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft sind Benennungen, die vom Standpunkt der Betrachtung abhängen.

Wer ein Auto (oder etwas anderes) sieht, das eine Kreisbahn (z.B. Kurve) fährt, der deutet diese Bewegung so, als wäre das Auto an einem Seil am Mittelpunkt der Kreisbahn fest gemacht und etwas zieht das Fahrzeug zu diesem Mittelpunkt, damit es nicht geradeaus wegfliegt ... Diese Kraft wird z.B. durch die Reibung der Reifen aufgebracht (Zentripetalkraft).

Wenn du aber im Auto sitzt, dann spürst du eine Kraft, die dich nach außen zieht (Zentrifugalkraft/Fliehkraft). Das ist die Trägheit, die dich weiter geradeaus bewegen "will". Sie ist letztlich die Ursache, warum man aus der Kurve "fliegt", wenn man zu schnell fährt.

Beide Kräfte sind gleich, aber die Richtung ist entgegengesetzt. Welche Kraft man betrachtet ist NUR vom Standpunkt der Beobachtung abhängig.

Beim Schneiden einer Kurve wird der Kurvenradius größer, so dass die Kraft kleiner wird. Man könnte also mit einer höheren Geschwindigkeit fahren. Solange nichts entgegen kommt und die Kurve nur leicht gekrümmt ist, ist dies "sicherer". Wenn man aber bei einer Kurve, die einen langen Bogen hat (stark gekrümmt), nach dem Schneiden stärker lenken muss, dann ist der Kurvenradius kleiner als der der Kurve und das Fahrzeug verlässt die Fahrbahn.

Die Zentripetalkraft muss in allen Fällen von der Reibung der Reifen aufgebracht werden. Diese Reibungskraft ist begrenzt und kann nicht vergrößert werden. Wenn sie überschritten wird, dann rutscht das Fahrzeug gemäß seiner Trägheit aus der Kurve.

Wenn es dir um die Sicherheit geht, dann musst du die Größe der Reibungskraft mit der Zentrifugalkraft vergleichen. Je nach dem, welche größer ist, bewegt sich das Fahrzeug.

Answer 5

[Clemens1973]

Je kleiner der Krümmungsradius der Kurve, umso höher ist bei gleicher Geschwindigkeit die Zentripetalbeschleunigung

$a_\mathrm{Z}=\frac{v^2}{r}$

Umso höher muss also auch die zum Krümmungsmittelpunkt gerichtete Kraft, die Zentripetalkraft, sein. Diese Kraft muss von der Fahrbahn auf den Wagen übertragen werden, es handelt sich, falls kein Gleiten auftritt, um eine Haftreibungskraft. Letztere ist allerdings beschränkt, im einfachen Modell kann dies durch einen Haftreibungskoeffizienten beschrieben werden. D.h.

$F_\mathrm{R,max}=\mu_\mathrm{H}F_\mathrm{G}$

Damit kein Gleiten auftritt, darf die nötige Zentripetalkraft nicht diesen Wert überschreiben, d.h. es muss gelten

$F_\mathrm{Z}=m\frac{v^2}{r}\leq F_\mathrm{R,max}$

Ist der Kurvenradius zu gering oder die Geschwindigkeit zu gross, ist dies nicht mehr erfüllt und es tritt Gleiten auf. So gesehen ist ein Schneiden der Kurve wie bei Autorennen klar günstiger, da damit der Kurvenradius vergrössert wird und die Geschwindigkeit vor der Kurve weniger verringert werden muss.