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Luftwiderstand und Gleitreibung

Luftwiderstand und Gleitreibung. Die Reibungskraft entsteht an der Berührungsfläche zweier fester Gegenstände. Sie wirkt entlang der Kontaktfläche. • Haftreibung: • Gleitreibung • Rollreibung F R =  * F N F R …Reibungskraft F N …Normalkraft. Luftwiderstand und Gleitreibung.

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Luftwiderstand und Gleitreibung

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Presentation Transcript

  1. Luftwiderstand und Gleitreibung Die Reibungskraft entsteht an der Berührungsfläche zweier fester Gegenstände. Sie wirkt entlang der Kontaktfläche. • Haftreibung: • Gleitreibung • Rollreibung FR =  * FN FR …Reibungskraft FN …Normalkraft

  2. Luftwiderstand und Gleitreibung • Der Reibungskoeffizientzwischen Ski und Schnee ist • Geschwindigkeitsabhängig und kann nicht als konstant • angenommen werden. • Bei der Bestimmung des Gleitreibungskoeffizienten muss im selben Geschwindigkeitsbereich getestet werden wie beim Rennen. •  liegt im Bereich von 0.01 – 0.03 (Rennski, gute Schneeverhältnisse)

  3. Luftwiderstand undGleitreibung Luftwiderstandskraft Fw = cw · A ·  · v²/2 .......Dichte des Mediums (Luft ca. 1kg/m³) cw... Widerstandsbeiwert (Konstante) A ......angeströmte Fläche v .......Geschwindigkeit cw · A ….in der Abfahrtshocke zwischen 0.16 – 0.3 m² (Skischuhe haben einen großen Einfluss auf cw · A)

  4. Einfache experimentelle Bestimmung der Rollreibung und des Luftwiderstandes (?) Versuchsanordnung: 1 m 50 m 1 m a) Brower Lichtschranken: Messgenauigkeit 1/1000 s Anfangs- und Endgeschwindigkeiten:

  5. Einfache experimentelle Bestimmung der Rollreibung und des Luftwiderstandes (?) Versuchsanordnung: 1 m 20 m 1 m 20 m 1 m b) Casio ExF1-Pro 600 Hz mit Bodenmarkierung (Mitlaufen um exakt die Zeitpunkte bestimmen zu können)

  6. Luftwiderstand und Gleitreibung Beispiel:Hangneigung 10,5°Anfangsgeschwindigkeit 100km/hTZ1 0,1080sTZ2 6,4800sTZ3 0,1080s cd*A = 0.4m²  = 0,0215

  7. Einfluss auf Reibungskoeffizient Wind+/- 0.1 m/s0.021 0.022+/- 0.5 m/s0.017 0.028+/- 1.0 m/s0.010 0.033schädliche Fläche (cd*A = 0.4 m²)+/- 0.1m²0.019 0.026+/- 0.2m²0.014 0.030Hangneigung (10,5°)+/- 0.1°0.019 0.026+/- 0.2°0.014 0.030

  8. Luftwiderstand und Gleitreibung Wind und schädliche Fläche Wind +/-0,1m/s schädliche Fläche +/-0,1m² 0,017 0,028 Die Analyse zeigt den großen Einfluss von Wind, schädlicher Fläche und Hangneigung auf! Folgerungen für die Gleitreibungsbestimmung: - Eine Messung ist nur sinnvoll, wenn kein Wind geht oder der Wind sehr exakt an mehreren Stellen gemessen wird. - Der Testfahrer muss seine Fahrposition exakt einhalten können.

  9. Aufgabe • - Sinnvolle Messanordnung mit dem Programm „Gleiten_2010“ ermitteln. • - Messanordnung b) verwenden • Jeweils 6 Versuche mit • 2 unterschiedlichen Sportgeräten • 2 Anfangsgeschwindigkeiten durchführen (z.B. Rennrad - Mountainbike). •  24 Versuche • - Darauf achten, dass das Sportgerät „Betriebstemperatur“ erreicht hat • - Geländeneigung exakt bestimmen (Wasserschlauch) • - Gerades fahren • - cd*A und  mit dem Programm „Gleiten_2010“ ermitteln

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