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 Lenkeinschlag bei führerlosem Fahrrad |
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traveller
Senior 
Dabei seit: 08.04.2008
Mitteilungen: 2601
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Hallo,
Aus dem Metzler Physik:
Danach ist ein Drehmoment für den Lenkeinschlag verantwortlich.
Kippe ich jedoch mein Fahrrad im Stand ab, lenkt das Vorderrad ebenfalls nach innen ein, nur schon wegen der Schwerpunktverteilung. Welcher der beiden Einflüsse ist wichtiger?
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DrStupid
Senior 
Dabei seit: 07.03.2011
Mitteilungen: 597
|      Beitrag No.1, eingetragen 2020-09-22
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2020-09-22 17:05 - traveller im Themenstart schreibt:
Welcher der beiden Einflüsse ist wichtiger?
Das hängt von der Konstruktion und von der Geschwindigkeit ab. Der Einschlag durch die Verlagerung des Schwerpunktes ist unabhängig von der Geschwindigkeit. Der gyroskopische Effekt nimmt mit der Geschwindigkeit zu.
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traveller
Senior
Dabei seit: 08.04.2008
Mitteilungen: 2601
| Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2020-09-22
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2020-09-22 19:08 - DrStupid in Beitrag No. 1 schreibt:
Der gyroskopische Effekt nimmt mit der Geschwindigkeit zu.
Ist das wirklich so? $\frac{\Delta\vec{L}}{\Delta t}=\vec{M}=\vec{r}\times\vec{F}$ ist ja konstant. Da $\vec{L}\perp\Delta\vec{L}$ wird dann doch der Drehwinkel in der Zeit $\Delta t$
$$\alpha=\arctan\left(\frac{|\Delta\vec{L}|}{|\vec{L}|}\right)=\arctan\left(\frac{\Delta t|\vec{M}|}{|\vec{L}|}\right)$$
mit grösserem $|\vec{L}|$ kleiner.
Und das entspricht doch auch der Erfahrung, dass ein schneller angeschobenes Rad länger geradeausfährt als ein langsames.
So gesehen müsste der Einfluss grösser sein, je kleiner $L$. Geht vielleicht der gyroskopische Effekt für $L\rightarrow0$ in den reinen Effekt durch Schwerpunkt-Verlagerung über und beide sind dasselbe Phänomen?
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funmitphysik
Junior 
Dabei seit: 25.01.2018
Mitteilungen: 8
| Beitrag No.3, eingetragen 2020-09-24
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Bei genug Neugier mal nach TU Delft und Arend Schwab googlen oder Der Fahrradversteher.
Ich möchte keine Links posten.
Deine Frage spiegelt, dass wir uns oft mit der klaren physikalischen Erklärung Schwerkraft kontra aufrichtenden Drehimpuls + Korrektur des Fahrers über Ausbalancieren des Oberkörpers oder permanente Fein-Korrektur via Lenker, also kontrolliertes dynamisches Gleichgewicht nicht ganz zufrieden geben.
Die TU Delft hat mit ca 15 Simulationsparametern das Fahrverhalten von Fahrrädern untersucht,
und tatsächlich weitere Einflüsse gefunden.
Wie immer gilt: Das physikalische (vernünftige) Modell erklärt den wichtigsten Punkt, und schliesst nicht aus, dass es noch Kleingedrucktes gibt.
Die erste Korrektur, die schon das einfache physikalische Modell hergibt:
Auch das Hinterrad ist ein Kreisel mit Drehmoment und trägt ebenfalls zur Stabilisierung bei.
Das Erfolgserlebnis ist dann, mit immer detaillierteren Modellen immer mehr Einflußfaktoren zu verstehen.
hth
\m
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DrStupid
Senior
Dabei seit: 07.03.2011
Mitteilungen: 597
| Beitrag No.4, eingetragen 2020-09-24
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2020-09-22 21:04 - traveller in Beitrag No. 2 schreibt:
$\frac{\Delta\vec{L}}{\Delta t}=\vec{M}=\vec{r}\times\vec{F}$ ist ja konstant. Da $\vec{L}\perp\Delta\vec{L}$ wird dann doch der Drehwinkel in der Zeit $\Delta t$
$$\alpha=\arctan\left(\frac{|\Delta\vec{L}|}{|\vec{L}|}\right)=\arctan\left(\frac{\Delta t|\vec{M}|}{|\vec{L}|}\right)$$
mit grösserem $|\vec{L}|$ kleiner.
Das ist der Winkel, um den sich die Richtung des Drehimpulses ändert, aber nicht der Winkel, um den das Rad einschlägt.
2020-09-22 21:04 - traveller in Beitrag No. 2 schreibt:
Geht vielleicht der gyroskopische Effekt für $L\rightarrow0$ in den reinen Effekt durch Schwerpunkt-Verlagerung über und beide sind dasselbe Phänomen?
Das ist auszuschließen. Bei einem nicht rotierenden Vorderrad gibt es keinen gyroskopischen Effekt, aber der Schwerpunkteffekt kann trotzdem da sein. Umgekehrt kann man ein Fahrrad so konstruieren, dass es den Schwerpukteffekt nicht gibt. Der gyroskopischen Effekt wirkt dann aber trotzdem noch.
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