Ph 11

Anwendungen

Motorradfahrer in der Kurvenfahrt


Geradeausfahrt

Bei der Geradeausfahrt eines Motorrads herrscht Kräfte- und Drehmomentgleichgewicht. Die Resultierende Kraft ist Null.

Kräftegleichgewicht:
Die im Schwerpunkt des Gefährts ansetzende Gewichtskraft FG ist betrags- und richtungsgleich der an der Kontaktstelle des Reifens ansetzenden Bodendruckkraft FB.

Drehmomentengleichgewicht:
Die Wirkungslinie von Gewichtskraft FG und Bodendruckkraft FB sind gleich.

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Kurvenfahrt

Bei der Kurvenfahrt eines Motorrads benötigt das Motorrad eine zur Innenseite der Kurve hin gerichtete Zentripetalkraft.

Dies erreicht man durch eine zusätzliche seitliche Komponente der Bodendruckkraft FB seitliche Haftung hat.

Die Bodendruckkraft ist nicht mehr senkrecht, muss aber nach wie vor durch den Schwerpunkt des Gefährts verlaufen, damit das Motorrad nicht umfällt. Deshalb ist die Neigung des Motorrads notwendig.

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Verschiebt man die Bodendruckkraft FB längs ihrer Wirkungslinie in den Schwerpunkt des Gefährts, so erkennt man:

Die Zentripetalkraft FZ ist die vektrorielle Summe aus Gewichtskraft FG und schräger Bodendruckkraft FB.

Zur Berechnung von Winkeln und Kraftbeträgen tut man sich oft leichter, wenn man die der Zentripetalkraft FZ entgegengesetzt gerichtete Trägheitskraft FZF betrachtet. Diese Trägheitskraft F = m·a scheint der beschleunigte Motorradfahrer zu spüren. Man nennt diese Scheinkraft Zentrifugalkraft FZF.

Nun erkennt man auch wieder gut das Kräfte- und Drehmomentengleichgewicht im beschleunigten Motorrad.
Der Bodendruckkraft FB, die man in eine zum Boden senkrechte und eine zum Boden parallele Komponente zerlegen kann, wirkt die Kräftesumme aus Zentrifugalkraft FZF und Gewichtskraft FG entgegen. Diese Kräftesumme ist gegengleich der Bodendruckkraft und hat dieselbe Wirkungslinie wie diese.

Die parallel zum Boden gerichtete Komponente der Bodendruckkraft kann nie größer sein als die maximale Haftkraft der Reifen auf der Unterlage.


zur Aufgabe