Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

[Caracho]

Hallo,


wiederholt lese ich hier im Forum, dass für den Aerodynamik-Vergleich mehrerer Velomobile bergab das Gewicht ausgeglichen werden müsse, heute z.B. hier:

Die Geschwindigkeit liegt beim Aerodynamiktest leicht über 70 bis es an einem kleinen Hügel zum stehen kommt. Gewicht wird immer angepasst werden müssen.

Mir leuchtet das nicht ein, und auch mit Hilfe der Suchfunktion habe ich keine befriedigende Antwort gefunden. Weil ich den dortigen Thread nicht kapern möchte, habe ich diesen gestartet.

Die Argumentation ist wohl, dass bei höherem Gewicht, also höherer Masse die Hangabtriebskraft größer ist - also die Komponente der Erdanziehungskraft, die in Fahrtrichtung zeigt. Das trifft zwar zu, aber mit dieser Kraft muss ja auch eine größere Masse beschleunigt werden. Die Beschleunigung ist daher meiner Meinung nach gleich, unabhängig vom Gewicht.

Ein solcher Vergleichstest ist wohl vergleichbar mit dem berühmten Experiment Galileos, in dem er gezeigt hat, dass eine Feder im Vakuum gleichschnell fällt wie eine Kugel. An der Luft natürlich nicht - aber nicht wegen des Unterschieds in der Masse, sondern wegen des Unterschieds im Luftwiderstand.

Gleiches sollte meiner Ansicht nach auch für das Velomobil gelten: Die Masse sollte keine Rolle spielen, einzig und allein der Unterschied im Luftwiderstand - den wir ja genau messen wollen, bei einem Aerodynamik-Test.

Liege ich richtig? Und wenn nicht, wo ist mein Denkfehler?

Liebe Grüße,
Carsten.

 

[Scooterfreak]

AW: Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

Ich verstehe das so: verschiedene Gewichte (=verschiedene Fahrer) im VM ergeben unterschiedliche Bodenfreiheiten welche wiederum die Aerodynamik beeinflussen.

 

[JBode]

AW: Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

Der Rollwiderstand ist vom Gewicht abhängig ...

 

[Jack-Lee]

AW: Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

Servus,

das stimmt leider nicht.

Ratet mal warum ein Auto, erstmal auf 100km/h gebracht, soooo lange ausrollt bis es steht?
Wenn ich mit dem Rad von ner Abfahrt mit 100km/h runterkomme und es flach wird, dauert es keine 30sek bis ich unter 50km/h falle.

Der Grund ist das Verhältnis von Masse zum Luftwiderstand.

Das heist, wenn ein VM hernimmt dessen Gesamtgewicht (inkl. Fahrer) auf 50kg kommt, rollt das deutlichst schneller aus als das baugleiche aber mit 100kg.
Diese Gesetzgebung gibt es auch schon beim rollen bergab. Durch das höhere Gewicht, ist die Hangabtriebskraft größer. Da aber die VMs (hier angenommen) ansonsten baugleich sind, sind die Widerstände gleich (einzig der Rollwiderstand steigt linear zum Gewicht). Das bedeutet, das das schwere VM eine deutlich höhere Geschwindigkeit erreichen kann.

GRuß,
Patrick

PS. zum Galileoexperiment.
Da hast du was falsch interpretiert. Wenn man ein Blatt aus Stahl und eins aus Papier mit genau den gleichen Dimensionen fallen lässt, wird das Blatt aus Stahl deutlich schneller werden als das aus Papier.
Das Verhältnis von Luftwiderstand zur "Antriebskraft" (hier Erdanziehung*Gewicht) gibt die Endgeschwindigkeit vor.

 

[derMac]

AW: Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

Die Argumentation ist wohl, dass bei höherem Gewicht, also höherer Masse die Hangabtriebskraft größer ist - also die Komponente der Erdanziehungskraft, die in Fahrtrichtung zeigt. Das trifft zwar zu, aber mit dieser Kraft muss ja auch eine größere Masse beschleunigt werden. Die Beschleunigung ist daher meiner Meinung nach gleich, unabhängig vom Gewicht.

Ein solcher Vergleichstest ist wohl vergleichbar mit dem berühmten Experiment Galileos, in dem er gezeigt hat, dass eine Feder im Vakuum gleichschnell fällt wie eine Kugel. An der Luft natürlich nicht - aber nicht wegen des Unterschieds in der Masse, sondern wegen des Unterschieds im Luftwiderstand.

Gleiches sollte meiner Ansicht nach auch für das Velomobil gelten: Die Masse sollte keine Rolle spielen, einzig und allein der Unterschied im Luftwiderstand - den wir ja genau messen wollen, bei einem Aerodynamik-Test.

Liege ich richtig? Und wenn nicht, wo ist mein Denkfehler?

Kein Denkfehler, aber trotzdem ein aber :
Das schwerere Fahrzeug hat die höhere kinetische Energie (außer im Anfangszustand). Deshalb rollt es besser über kleine vorhandene Unebenheiten und das ist IMHO der Grund warum schwere Fahrzeuge bergab schneller sind. Unter Idealbedingungen sind sie es nicht.

Mac

Edit in Bezug auf Patrik: Das gilt so natürlich nur bei gleichem Luftwiderstand, sonst siehe Patrik (ich sollte nach 18 Uhr nix mehr schreiben )

 

[Fanfan]

AW: Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

Mir leuchtet das nicht ein, und auch mit Hilfe der Suchfunktion habe ich keine befriedigende Antwort gefunden. Weil ich den dortigen Thread nicht kapern möchte, habe ich diesen gestartet.

Die Argumentation ist wohl, dass bei höherem Gewicht, also höherer Masse die Hangabtriebskraft größer ist - also die Komponente der Erdanziehungskraft, die in Fahrtrichtung zeigt. Das trifft zwar zu, aber mit dieser Kraft muss ja auch eine größere Masse beschleunigt werden. Die Beschleunigung ist daher meiner Meinung nach gleich, unabhängig vom Gewicht.

Letztlich wirkt die Differenz aus Hangabtriebskraft und Luftwiderstand (und anderen Widerständen) auf die zu beschleunigende Masse. Lass zwei gleiche VMs mit unterschiedlicher Masse losrollen und greife der Einfachheit halber einen besonders anschaulichen Punkt heraus: Den Moment, in dem beim leichteren VM die Hangabtriebskraft und die ganzen Widerstände sich gerade die Waage halten. Das schwerere VM hat eine höhere Hangabtriebskraft, und wenn die Widerstände masseunabhängig und damit gleich wären (was wohl zumindest auf den Luftwiderstand zutrifft), würde es jetzt weiterbeschleunigen.

Praktisch dürfte der Rollwiderstand auch höher sein, so dass sich das teilweise aufhebt. Aber das macht den Vergleich meiner Meinung nach eher riskanter, weil dadurch die Unterschiede schwerer zu erkennen sind. Da beschleunigt dann das leichtere VM vielleicht am Anfang etwas besser und am Ende etwas schlechter, und weil man nur an einer Stelle wirklich Messwerte aufnimmt, geht's mal soherum und mal andersherum aus.


Viele Grüße,
Stefan

 

[Caracho]

AW: Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

Hallo Patrick,

Der Grund ist das Verhältnis von Masse zum Luftwiderstand.

OK - leuchtet mir für die Ausrollsituation (idealerweise in der Ebene) ein. Wenn ich also die Ausrollstrecke als Maß nehmen möchte, muss ich natürlich die gleiche Masse haben. Vielen Dank!

Diese Gesetzgebung gibt es auch schon beim rollen bergab.

Da war ich beim ersten Lesen noch nicht ganz überzeugt.

Durch das höhere Gewicht, ist die Hangabtriebskraft größer.

So weit einverstanden. Hatte ich ja selbst geschrieben.

Da aber die VMs (hier angenommen) ansonsten baugleich sind, sind die Widerstände gleich (einzig der Rollwiderstand steigt linear zum Gewicht). Das bedeutet, das das schwere VM eine deutlich höhere Geschwindigkeit erreichen kann.

nach zweitem Lesen und nochmaligem Nachdenken stimme ich Dir zu. Beschleunigt wird dann mit der Differenz aus der Hangabtriebskraft (proportional zur Masse, also gleich Positivbeschleunigung für beide) und der Bremskraft durch Roll- und Luftwiderstand (wobei hier der Luftwiderstand nicht proportional zur Masse ist, und daher bei kleinerer Masse zu größerer Negativ-Beschleunigung führt).

Also nochmals, vielen Dank - jetzt habe ich es verstanden, denke ich.

PS. zum Galileoexperiment.
Da hast du was falsch interpretiert. Wenn man ein Blatt aus Stahl und eins aus Papier mit genau den gleichen Dimensionen fallen lässt, wird das Blatt aus Stahl deutlich schneller werden als das aus Papier.
Das Verhältnis von Luftwiderstand zur "Antriebskraft" (hier Erdanziehung*Gewicht) gibt die Endgeschwindigkeit vor.

Nee nee, der hat ja mit evakuierten Röhren getestet, und gezeigt, dass sie dann gleich schnell fallen, bei völlig unterschiedlichem Gewicht - und nachgewiesen, dass eine Vogelfeder dann genau gleichschnell fällt wie eine Stahlkugel. Sein Experiment ging nicht um das von Dir beschriebenen Aerodynamik-Szenario zweier gleich geformter Körper. Ihm ging es nur darum, zu zeigen, dass die unterschiedliche Masse nicht den Ausschlag gibt.

Ciao,
Carsten.

 

[hering]

AW: Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

Ein solcher Vergleichstest ist wohl vergleichbar mit dem berühmten Experiment Galileos, in dem er gezeigt hat, dass eine Feder im Vakuum gleichschnell fällt wie eine Kugel. An der Luft natürlich nicht - aber nicht wegen des Unterschieds in der Masse, sondern wegen des Unterschieds im Luftwiderstand.

wo ist mein Denkfehler?

Liebe Grüße,
Carsten.

Hallo Carsten,
ganz einfaches Gedankenexperiment. Wir tauschen die Feder durch eine Kugel aus. Eine Kugel mit gleichem Durchmesser wie die Bleikugel. Diese Kugel machen wir aber aus Styropor. Welche landet zuerst?

Wie Patrick schon sagt, das Verhältnis von Masse zu Luftwiderstand ist hier wichtig.

Viele Grüße,
hering

 

[Caracho]

AW: Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

Lass zwei gleiche VMs mit unterschiedlicher Masse losrollen und greife der Einfachheit halber einen besonders anschaulichen Punkt heraus: Den Moment, in dem beim leichteren VM die Hangabtriebskraft und die ganzen Widerstände sich gerade die Waage halten. Das schwerere VM hat eine höhere Hangabtriebskraft, und wenn die Widerstände masseunabhängig und damit gleich wären (was wohl zumindest auf den Luftwiderstand zutrifft), würde es jetzt weiterbeschleunigen.

Sehr schön anschaulich in der Tat, auch Dir nochmal herzlichen Dank.

Habe einfach nicht berücksichtigt, dass der Luftwiderstand eben gerade nicht massenabhängig ist.

Damit muss ich dann auch mit einem Selbstbetrug aufräumen, der mir nicht klar war: Ich dachte immer, dass mein Peer Gynt so wahnsinnig viel besser rollt und einen so wahnsinnig viel besseren Luftwiderstand hat als die Aufrechträder des Rests der Familie - dabei bin ich nur deshalb so viel schneller, weil ich so fett bin . Na ja, vielleicht ein Grund, nicht abzunehmen...

 

[Caracho]

AW: Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

beide gleichschnell, aber nur im Vakuum. bin zwar traurig, dass ich nicht selbst draufgekommen bin, aber froh, dass es hier so viele von Euch gibt, die es mir sehr schön veranschaulicht haben...

 

[Fab]

AW: Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

Auch auf die Gefahr, mich lächerlich zu machen:

Beim Aerodynamik-Vergleich werden die Velomobile doch eine schiefe Ebene heruntergeschickt. Hat dann nicht ein schwereres Velomobil auch eine höhere potentielle Energie, die letztlich einen längeren Ausrollweg ermöglicht?

Allerdings - und das hat mich sehr verwundert - gab es beim letzten Aerodynamik-Vergleich nur marginale Unterschiede zwischen unterschiedlich schweren Fahrern im selben VM, wenn ich mich recht erinnere.

Gruß Fabian

 

[Jack-Lee]

AW: Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

Servus,

deshalb wird ja das Gewicht der Fahrzeuge mit Zusatzgewichten auf ein Level gebracht
Wurde auch so bei den letzten Tests gemacht.

GRuß,
PAtrick

 

[dooxie]

AW: Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

... schwereres Velomobil auch eine höhere potentielle Energie, die letztlich einen längeren Ausrollweg ermöglicht?

ich bin kein Physiker, kann aber nochmal vom letzten Praxis-Test berichten: minimal höheres Gesamtgewicht sorgt beim 12 % bergab Test (70 km/h) für ein paar Meter mehr Ausrollweg. Beim 1 Höhenmeter 12 km/h Test sorgt das doppelte Gewicht für keine Änderung.
Richard

 

[Fab]

AW: Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

Ja, aber es gab einen "Nebentest"

- Das doppelt besetzte K (zwei Fahrer passen hinein!) rollt genauso wie einfach besetzt. Gewicht spielt also keine Rolle, der größerer Rollwiderstand wird von der größeren Hangabtriebskraft ausgeglichen (?, das dürfen die Experten jetzt diskutieren.)

Ist mir schleierhaft...

P.S.: Ich sehe gerade, Richard war schneller. Physiker bin ich bei Leibe auch nicht!

 

[Jack-Lee]

AW: Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

Servus,

wenn die Aerodynamik keine große Rolle spielt, ändert sich auch nix am Ausrollweg.
Da ja die höhere Masse ja auch erstmal beschleunigt werden muss.
Wenn die Geschwindigkeit aber hoch ist, und die Strecke recht lang, ist es deutlich spürbar.

 

[derMac]

AW: Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

Kein Denkfehler, aber trotzdem ein aber :
Das schwerere Fahrzeug hat die höhere kinetische Energie (außer im Anfangszustand). Deshalb rollt es besser über kleine vorhandene Unebenheiten und das ist IMHO der Grund warum schwere Fahrzeuge bergab schneller sind. Unter Idealbedingungen sind sie es nicht.

Mac

Edit in Bezug auf Patrik: Das gilt so natürlich nur bei gleichem Luftwiderstand, sonst siehe Patrik (ich sollte nach 18 Uhr nix mehr schreiben )

Ok, noch mal in Ruhe richtig, auch wenns an der eigentlichen Frage vorbeigeht: Wenn 2 Fahrzeuge auf ideal glattem Untergrund gleich schnell rollen (also das schwerere mit dem höheren Luftwiderstand) wird das schwerere auf einer realen Straße IMO meist schneller sein, weil es durch die höhere kinetische Energie besser über Unebenheiten rollt.

Mac

 

[derMac]

AW: Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

Servus,

wenn die Aerodynamik keine große Rolle spielt, ändert sich auch nix am Ausrollweg.
Da ja die höhere Masse ja auch erstmal beschleunigt werden muss.
Wenn die Geschwindigkeit aber hoch ist, und die Strecke recht lang, ist es deutlich spürbar.

Wenn die Aerodynamik keine große Rolle spielt beschleunigen beide nahezu gleich, das ist ja gerade der Versuch im Vakuum. Und dann hat am Ende der Beschleunigung das schwerere die höhere kinetische Energie.

Mac

 

[Gear7Lover]

AW: Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

Also bei einem Rennen zwischen zwei gleich grossen Kugeln eine steil geneigte Tischplatte hinab, eine aus Blei, die andere aus Styropor. Auf welche würdest Du setzen?

Gruss Wolfgang

 

[JuergenM]

AW: Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

Und dann hat am Ende der Beschleunigung das schwerere die höhere kinetische Energie.

.... und kommt deshalb besser (weiter) den nächsten Hügel hoch.


Viele Grüße


Jürgen

 

[Fab]

AW: Gewicht muss (nicht) angepasst werden?

Wirklich?

Wenn es wirklich so ist, dass unter Idealbedingungen beide VMs in der Ebene gleich weit rollen, müssten die beiden doch auch bergauf gleich weit rollen, weil dann die höhere kinetische Energie des schwereren VMs dann nur die höhere potentielle Energie zur Verfügung stellt, damit beide VMs an der selben Stelle der Steigung zum Stehen kommen?