Kurvenkraft
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Ein Auto kann eine Kurvenfahrt nicht aufrecht erhalten, wenn die zum
Kreismittelpunkt gerichtete "Kurvenkraft" nicht groß genug ist.
In diesem Fall rutscht das Auto tangential aus der Kreisbahn. Die Kurvenkraft
ist zum Mittelpunkt des Kreises hin gerichtet, deshalb spricht man von einer
Radialkraft.
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Mit einem Spielzeug-Luftkissenboot wird im Studio eine Formel für die
Radialkraft ermittelt. In mehreren Versuchsreihen wird die Masse m des Boots,
der Bahnradius r oder die Winkelgeschwindigkeit
variiert und dazu die Kraft Fr gemessen, die nötig ist, um das
Boot auf der Kreisbahn zu halten.
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Das Ergebnis lautet: Fr ist
proportional zum Radius, zur Masse und zum Quadrat der Winkelgeschwindigkeit.
Bei der Kreisfahrt eines Pkw wird die maximale Radialkraft durch die
Haftkraft zwischen den Gummiflächen der Räder und dem Bodenbelag vorgegeben.
Ebenso sind die Masse und der Radius eine feste Größe. Damit kann die
maximale Winkelgeschwindigkeit und als Konsequenz die maximale
Bahngeschwindigkeit ermittelt werden.
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