Was ist schneller? Ein Rad oder eine Kugel?

4 Antworten

Beide sind gleich schnell, wenn es keine Reibung gibt bzw. diese gleich ist.


SlowPhil  04.09.2020, 22:14

Wenn es keine Reibung gäbe, würde beides bloß herunter gleiten (und zwar gleich schnell), nicht rollen.

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Das Rad rollt schneller an, weil das Trägheitsmoment (I) geringer ist.

Dafür speichert es auch weniger Rotationsenergie (I*omega^2).

Die Kugel ist schwerer, hat also oben auf dem Berg mehr potenzielle Energie gespeichert.


Hannes62a  17.03.2020, 22:38

Das stimmt. Wenn beide den gleichen Radius und die gleiche Masse haben, ist bei der Kugel mehr von der Masse näher an der Drehachse und damit ist das Drehmoment der Kugel niedriger. Das klappt aber eigentlich nur, wenn die Kugel insgesamt aus einem leichteren Material besteht.

Das ist übrigens genau der Vorteil einer Alufelge gegenüber einer schwereren Stahlfelge. Durch das geringere Drehmoment ist das Fahrzeug mit Alufelgen einfach agiler.

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PhotonX  17.03.2020, 22:47
@Hannes62a
Das klappt aber eigentlich nur, wenn die Kugel insgesamt aus einem leichteren Material besteht.

Wieso denn? Man wählt die Dicke des Rads einfach so groß, dass die Massen bei gleichem Radius gleich sind. ;)

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Hannes62a  17.03.2020, 23:16
@PhotonX

Gute Idee. Daran hatte ich nicht gedacht. Ändert aber sonst nichts an meiner Aussage, oder?

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Thatguy77  17.03.2020, 21:50

Wenn beide gleich schwer sind ist die Kugel schneller.

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Im Prinzip rollen beide gleich schnell. Aber, angenommen, beide sind massiv und aus dem gleichen Material (Stein) und haben den gleichen Durchmesser, dann hat die Kugel mehr Masse, würde also langsamer zu rollen beginnen (und auch länger ausrollen). Denselben Berg würde also das Rad schneller herunterrollen, aufgrund seiner höheren Beschleunigung.


SlowPhil  18.03.2020, 10:23

Meines Erachtens irrst Du dich. Eine größere träge Masse ist gleichzeitig auch schwerer, die Hangabtriebskraft ist also auch entsprechend größer.

Entscheidend ist die Verteilung der Masse; bei der Kugel befindet sich mehr von der Masse nahe der Rotationsachse als beim Rad, das deshalb ein größeres Trägheitsmoment hat. Deshalb sollte es langsamer rollen - es sei denn, es hätte eine besonders massive Achse, und der eigentliche Reifen wäre aus leichtem Material. Es soll aber andererseits ein Steinrad sein, also ein Zylinder.

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Du das kommt auf die Masse, den Luftwiderstand, die Auflagefläche usw. an. Müsstest du alles erst mal ausmessen.