Physik des Fahrens und technische Lösungen

Einfache Experimente zur Schülermotivierung

Volker Torgau, torgau@dgtb.de

Alternativer Ansatz

• 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• 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

• Binnenschiff 200 Cont.• Güterzug 59 Cont.• LKW 1 Cont.• Lang- LKW 3 TEU

Rechnen Sie selbst!

Transportwege

• Land

Rolle Scheibe Rad Speichenrad Luftbereifung

Transportwege

• Land

Am Anfang war das Rad

Am Anfang war das Rad

FR = cr · FN

cr = d / R

Rollwiderstandskoeffizient

cR Wälzkörper/Wälzkörperbahn

0,0005–0,001 Kugellager, Kugel und Lager aus gehärtetem Stahl

0,001–0,002 Eisenbahnrad auf Schiene0,015-0,02 Motorradreifen auf Asphalt0,006–0,010 Autoreifen auf Asphalt, Lkw0,011–0,015 Autoreifen auf Asphalt, Pkw0,01–0,02 Autoreifen auf Beton0,020 Autoreifen auf Schotter

Laufrad

• 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

Drehzahlerhöhung1878

Diamantrahmen

nahtloses Metallrohr1885 Mannesmann

Luftbereifung

Dunlop (Schott.)Michelin (Frank.)1888

Kettenschaltung

• 1930

Kettenblatt Zahnkranz Übersetzung48 14 1 : 3,4248 1648 18 1 : 2,636 1836 21 1 : 1,7136 2428 2428 34 1 : 0,82

Bremsanlage

• 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 = RollwiderstandL = LuftwiderstandB = BeschleunigungswiderstandS = SteigungswiderstandH = 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

AbtriebsdrehmonentAntriebsdrehmonent

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 Torgautorgau@dgtb.de