Transcript Physik_des_Fahrens

Physik des Fahrens und
technische Lösungen
Einfache Experimente zur
Schülermotivierung
Volker Torgau, [email protected]
Alternativer Ansatz
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Containerrevolution
Malcom P. Mclean
Großbehälter 1956
Ab 1966 internationale
Norm ISO 668
• 2005 20 Mio. Container
Ladevolumen
• 67 m³
• Maße (l; b; h)
• 12,19 m; 2,44 m ; 2,6 m
• max 13 Container im
Stapel
Containerbinnenschiff
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Rheinschifffahrtsakte 1886
max. 195 m lang
max. 22,8 m breit
4,5 m Tiefgang
real 470 TEU  235 40 ft
Container
Open-Top-Containerschiff
• 14 000 TEU
≙ 7000 40 ft-Container
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Binnenschiff 200 Cont.
Güterzug 59 Cont.
LKW 1 Cont.
Lang- LKW 3 TEU
Transportwege
• Land
Rolle  Scheibe  Rad  Speichenrad  Luftbereifung
Transportwege
• Land
Am Anfang war das Rad
Am Anfang war das Rad
FR = c r · F N
cr = d / R
Rollwiderstandskoeffizient
cR
Wälzkörper/Wälzkörperbahn
0,0005–0,001
Kugellager, Kugel und Lager aus
gehärtetem Stahl
0,001–0,002
Eisenbahnrad auf Schiene
0,015-0,02
Motorradreifen auf Asphalt
0,006–0,010
Autoreifen auf Asphalt, Lkw
0,011–0,015
Autoreifen auf Asphalt, Pkw
0,01–0,02
Autoreifen auf Beton
0,020
Autoreifen auf Schotter
Laufrad
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Karl Drais (1785 – 1851)
Draisine
3 und 2 rädrig
Höhe abhängig vom
Läufer
• Kreiseleffekt = Balance
Hochrad
• Pedalantrieb 1860
• größeres Rad
– geringere Reibung
– größere Umfangsgeschwindigkeit
– Sturzgefahr
Hochrad
• Stahlspeichen 1869
• Vollgummireifen 1871
• Verbot in einigen Städten
Niederrad (Sicherheitsrad)
Kettengetriebe
Drehzahlerhöhung
1878
Diamantrahmen
nahtloses Metallrohr
1885 Mannesmann
Luftbereifung
Dunlop (Schott.)
Michelin (Frank.)
1888
Kettenschaltung
• 1930
Kettenblatt
48
48
48
36
36
36
28
28
Zahnkranz
14
16
18
18
21
24
24
34
Übersetzung
1 : 3,42
1 : 2,6
1 : 1,71
1 : 0,82
Bremsanlage
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Stempelbremse bis 1970
Trommelbremse
Rücktrittbremse
Felgenbremse
Cantileverbremse
V-Brakes-Bremse
Scheibenbremse
Lager
• Gleitlager
• Wälzlager
– Rillenkugellager
– Nadellager
– Tonnenlager
• ABEC -Zahl
Kraftfahrzeuge
• Kraftmaschine zur
Bereitstellung der
Antriebsenergie
FA = FW
FW
= FR + FL + FB + FS + FH
R
L
B
S
H
= Rollwiderstand
= Luftwiderstand
= Beschleunigungswiderstand
= Steigungswiderstand
= Anhängerwiderstand
Verbrennungmotor
• Kraftmaschine zur
Bereitstellung der
Antriebsenergie
Wärmekraftmaschine
Erläutere den Abschuss von zwei Kugeln nacheinander!
Wärmekraftmaschine 1.Takt
Ansaugen über Vergaser
Wärmekraftmaschine 2.Takt
Vorbereitung des Arbeitstaktes (Verdichten)
Wärmekraftmaschine 3.Takt
Arbeiten (Antrieb aller anderen Takte
Wärmekraftmaschine 4.Takt
Ausstoßen
Drehmoment des KFZ
• Geringe Drehzahl 
großes Drehmoment
(Anfahren, Bergfahrt)
• Große Drehzahl 
kleines Drehmoment
(Schnellfahrt)
Abtriebsdrehmonent
Drehmoment des KFZ
Abtriebsdrehmonent
Antriebsdrehmonent
Drehmoment des KFZ
Antriebsdrehmonent
Abtriebsdrehmonent
Drehmomentwandler
Drehzahl-Kraftwandler
Mehrstufige Getriebe
Mehrstufige Getriebe
• Berechnen Sie die
Übersetzung!
Schaltgetriebe
Kupplung
Kupplung
Getriebe 1. Gang
Getriebe 1. Gang Kupplung
Getriebe Leerlauf
Getriebe Leerlauf Kupplung
Getriebe 2. Gang
Differenzialgetriebe
Differenzialgetriebe
Differenzialgetriebe
Differenzialgetriebe
Danke für Ihre Aufmerksamkeit
Volker Torgau
[email protected]