Das Fahrrad als Kraft- und Momentenwandler |
Bei einem Fahrrad ist die Pedallänge rp = 16 cm, am vorderen Kranz sind 52, am hinteren Kranz 14 Zähne, der Durchmesser des Hinterrades dh = 68 cm. Auf das Pedal wirkt die Kraft Fp = 400 N.
| a) | Fertige eine übersichtliche Prinzipskizze des Fahrrades und trage alle wichtigen Kräfte und Kraftarme ein. |
| b) | Berechne die Kraft Fh, die das Hinterrad auf die Straße überträgt. [51 N] |
| c) | Wie ändert sich Fh qualitativ, wenn die Kette vorne auf einen kleineren Zahnkranz umgelegt wird? |
| d) | Wie muss man die Zahnkränze vorne und hinten in der Gangschaltung wählen, damit eine möglichst große Kraft auf die Straße übertragen kann? Welchen Nachteil bringt diese Einstellung der Gangschaltung? |
| e) | Welchen Weg legt das Fahrrad in Teilaufgabe b) bei einer Kurbelumdrehung zurück? |