warum kippen autos in kurve um?
Hi also ich hab wirklich keine Ahnung bei einer Physik aufgabe. Die eine frage ist warum ein auto mit hohem schwerpunkt in einer kurve bei hoher Geschwindigkeit nach ausen umkippen kann und die nächste frage wäre warum genau defekte Stoßdämpfer gefährlich sein können. Ich hoffe ihr könntet mir helfen mein vater hat auch keine Ahnung und der kennt sich eig aus mit autos:/ danke schonmal:)
8 Antworten
Um es etwas fundamentaler zu erklären. Wenn du eine Kurve fährst, dann wirkt die Fliehkraft auf das gesamte Auto. Weil nun aber die Räder an der Fahrzeugunterseite wegen des Kontaktes zur Straße eine Reibungskraft erzeugen, die Fahrzeugoberseite aber nicht, kann es passieren, dass die Fliehkraft zwar nicht die Fahrzeugunterseite nach außen schieben kann, aber die Fahrzeugoberseite... das Auto kippt um.
Wann das nun passiert und wann nicht, kann wie hier schon erwähnt über den Schwerpunkt berechnet werden.
Nur eine Kleinigkeit: Es geht um die Reibkraft der Straße auf die Reifen, nicht die Kraft der Reifen, die ist nämlich nach außen gerichtet.
Wenn der Schwerpunkt "z.B" nicht mehr innerhalb des Objektes liegt dann kippt der um. Bei denn defekten Stoßdämpfer bin ich mir nicht sicher, aber ich denke das dadurch der Schwerpunkt vom Objekt verstellt ist, sprich das der nicht mehr in der Mitte des Objektes liegt.
Zu Frage 1: Der Schwerpunkt gerät außerhalb der Standfläche, das darf aber bei den heutigen Autos nicht mehr vorkommen.
Zu Frage 2: Bei defekten Stoßdämpfern (eigentlich Schwingungsdämpfer) verlieren die Räder auf welliger Fahrbahn den Bodenkontakt, weil sie vertikal "flattern" und somit abheben.
Um nochmals auf den Begriff °Stoßdämpfer" zurückzukommen:
Dieser althergebrachte Begriff ist technisch- physikalisch gesehen nicht korrekt, hat sich aber als Fachbegriff eingebürgert. Wenn durch einen "Huppel" in der Fahrbahn ein vertikaler Stoß erzeugt wird, schwächt den die Feder ab, die gespannt wird. So wird die Energie des Stoßes auf die Feder übertragen und nicht auf die Karosserie. Ein Dämpfer hat die Aufgabe ein schwingendes Feder- Masse- System schnell zu beruhigen, die Schwingungen schneller abklingen zu lassen. Ein "Stoßdämpfer" ist praktisch eine hydraulische Bremse, die die Hubgeschwindigkeit der Achsen reduziert. Die dabei entstehende hydraulische Arbeit wird in Wärme umgewandelt. Früher gab es auch noch Reibungsdämpfer, die Reibbeläge, ähnlich der Kupplungs- Mitnehmerscheiben hatten,
Autos kippen in Kurven praktisch nicht um. Da muss schon einiges zusammen kommen. In der Regel kommen sie nur ins Rutschen.
Ich kenne hauptsächlich zwei Szenarien, wo es doch passieren kann:
1. Auto driftet und die kurvenäußeren Räder driften in radialer Richtung gegen einem Hindernis wie etwa einen Bordstein. In dem Moment wird das Hindernis zum Drehpunkt für einen Hebel, an dem die Fliehkraft schön angreifen kann. Da können aber auch die tollsten Dämpfer der Welt nichts machen.
oder
2. Auto driftet und kollidiert mit der INNENseite der kurveninneren Räder mit einem Hindernis wie Bordstein, Schlagloch oder Graben. Siehe Gambon-Video. In dem Moment federt es ein, lädt dabei die Federung mit Energie auf und wenn die dann schlagartig wieder abgegeben wird und die Zugstufendämpfung zu gering ist, kann sie das Auto aufs Dach legen.
Eine Variation von Szenario 1 wäre eine unterschiedliche griffige Fahrbahn, wo das Auto erst auf dem rutschigeren Teil in den Drift gerät und dann unversehens auf einen griffigeren Teil kommt. So was kann auch gern bei Aquaplaning passieren, deswegen sollte man dort der Versuchung widerstehen, das Lenkrad groß zu verdrehen.
Ich hab auch schon mal ein Video von einem Rallye-Auto gesehen, das über mehrere starke Bodenwellen seine Federung so ungünstig "auflud", dass es sich bei Geradeausfahrt nach vorn überschlug. Auch da war die Dämpfung zu schwach, weil die Zugstufe soll ja eigentlich das Ausfedern so weit abbremsen, dass so was nicht passiert. Womöglich wäre eine für diese Extremsituation ausreichende Dämpfung aber dann im Normalbetrieb unfahrbar gewesen.
Mal eine recht moderne Fassung: Fährt ein Auto in die Kurve nach rechts (dies soll die positive x - Richtung sein), dann muss das Fahrzeug ja x - Impuls bekommen. Dieser muss aber von der Straße stammen. Der x - Impuls (Rechtsimpuls) fließt also im Auto nach unten. Seitlich fließender Impuls erzeugt aber Drehmomente (wie bei einem Hebel), das Auto fängt an zu kippen.