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Aufgabe

Abrieb bei Autoreifen

Schwierigkeitsgrad: schwere Aufgabe

Fahi, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
Abb. 1 Profiltiefenmessgerät

Als Folge der Reibung wird das Profil eines Autoreifens mit der Zeit abgerieben. Schätze unter der Annahme vernünftiger Werte ab, um welchen Betrag sich die Dicke eines Autoreifens auf einer Fahrstrecke von \(1\rm{km}\) verringert.

Wenn du keine Lösungsidee hast, kannst du dir (bevor Du den Lösungsvorschlag nachschaust) einen Tipp für die Lösung anschauen. Schöner wäre es allerdings, wenn du ganz ohne Hilfe auskämst.

 

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Zunächst wird angenommen, dass der Reifen etwa \(60000\rm{km}\) gefahren wird (wenn diese Annahme um \(10000\rm{km}\) daneben liegt ist das nicht so entscheidend, denn wir wollen ja nur die Größenordnung des Abriebs auf \(1\rm{km}\) abschätzen).

Außerdem wird angenommen, dass die Dicke des Profils etwa \(1\rm{cm}\) beträgt. \(1\rm{mm}\) wäre wohl zu wenig, \(10\rm{cm}\) deutlich zu viel, also scheint \(1\rm{cm}\) eine vernünftige Annahme, wenn nur die Größenordnung des Endergebnisses interessieren soll.

Bezeichnen wir mit \(x\) den Abrieb pro \(\rm{km}\), dann kann man folgende Verhältnisgleichung aufstellen:
\[\frac{x}{{1{\rm{m}}}} = \frac{{1{\rm{km}}}}{{60000{\rm{km}}}} \Rightarrow x = 2 \cdot {10^{ - 7}}{\rm{m}}\]

Hinweis: Geht man davon aus, dass ein "Gummimolekül" einen Durchmesser von \({10^{ - 9}}{\rm{m}}\) besitzt, so werden pro \(\rm{km}\) in der Dicke etwa \(200\) Moleküle abgerieben.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Mechanik

Reibung und Fortbewegung