Fahrphysik

Diese Kräfte wirken sich auf dein Fahrzeug aus






Fahrphysik

Wie sich ein Fahrzeug auf der Straße verhält wird durch die Physik bestimmt. Daher ist es wichtig, dass du weißt, welche Kräfte auf dein Auto wirken, denn nur so kannst du sie richtig einschätzen. Erfahre deshalb mehr über die Bodenhaftung, Schwerpunkt und Kippmoment sowie über Fliehkräfte, die auf dein Auto wirken. Informiere dich auch darüber, welche Fahrzeugtechnik heutzutage in Autos verbaut wird, um die Fahrt, trotz dieser Einwirkungen, möglichst sicher zu machen.


Was beeinflusst die Bodenhaftung der Reifen?

Je nach Art der Reifen, Fahrbahnoberfläche, Geschwindigkeit und Witterung unterscheidet sich die Bodenhaftung der Reifen. Diese entsteht dadurch, dass sich die Laufoberfläche der Reifen und die Fahrbahnoberfläche miteinander Verzahnen. Dieses Phänomen wird auch Kraftschluss genannt. Nur dadurch können Kräfte von den Reifen auf die Fahrbahn übertragen werden. Wie gut diese übertragen werden können, ist abhängig von der Kraft, mit der die Räder auf die Fahrbahn gedrückt werden, sowie von der Griffigkeit der Fahrbahn (Reibbeiwert). Wenn der Kraftschluss zu gering wird, rutscht das Fahrzeug und reagiert nicht mehr auf Lenkbewegungen. Das passiert besonders häufig bei Witterungsbedingungen wie Schnee, Eis oder Nässe.


Wodurch ändern sich Schwerpunkt und Kippmoment deines Fahrzeugs?

Als Schwerpunkt bezeichnet man den Mittelpunkt der Masse eines Gegenstands. An diesem Punkt wirken die Kräfte auf einen Gegenstand oder Körper ein. Je nach Ladung verändert sich der Schwerpunkt eines Fahrzeugs. Vor allem durch Dachladung erhöht sich der Schwerpunkt des Autos. Dadurch wird auch das Kippmoment größer und der Pkw neigt dazu, beim Befahren von Kurven durch die dabei entstehende Fliehkraft zu kippen. Stelle dich auf das veränderte Fahrverhalten durch deine Ladung ein und fahre vor allem in Kurven langsamer als gewohnt.


Wie wirkt sich die Fliehkraft beim Autofahren aus?

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Jeder Körper, der sich auf einer Kreisbahn bewegt, wird durch die Fliehkraft im rechten Winkel, vom Mittelpunkt der Kreisbahn weg, nach außen gezogen. Die Stärke der Fliehkraft wird durch die Masse des Fahrzeugs, den Kurvenradius und die Geschwindigkeit beeinflusst. Pass auf: Die Fliehkraft wächst im Quadrat zur Geschwindigkeit. Das bedeutet, wenn sich die Geschwindigkeit verdoppelt, vervierfacht sich die Fliehkraft.


Welche Kräfte wirken am Rad?

Ein Rad überträgt Kräfte sowohl längs als auch quer zu seiner Laufrichtung. Brems- und Beschleunigungskräfte werden radial, also in Laufrichtung, übertragen. Seitenführungskräfte werden hingegen axial, also quer zur Laufrichtung, übertragen. Die Seitenführungskräfte sind die Kräfte, die der Fliehkraft entgegenwirken. Nur wenn sie größer sind als die Fliehkraft, bleibt das Fahrzeug sicher in der Spur. Je stärker die Radialkräfte (Bremsen/Beschleunigen) wirken, desto weniger Axialkräfte (Seitenführungskräfte) können aufgebaut werden. Daher besteht bei hohen Geschwindigkeiten die Gefahr, dass dein Fahrzeug aus der Kurve geschleudert wird. Bremse daher nicht erst in, sondern bereits vor der Kurve und beschleunige erst wieder, wenn du dich im Übergang auf die Gerade befindest. Denke daran: Durch das ABS kann die Lenkfähigkeit deines Fahrzeugs zwar verlängert werden, es kann jedoch nicht verhindern, dass dein Fahrzeug aus der Kurve rutscht.



Praxis-Tipp:

Vermeide es, in Kurven plötzlich Gas zu geben. Pkw mit Frontantrieb neigen dann dazu, zu untersteuern, d. h. sie brechen vorne aus. Fahrzeuge mit Heckantrieb übersteuern hingegen in solchen Situationen leicht, brechen also hinten aus.


Welche Fahrwiderstände gibt es?

Als Fahrwiderstand werden Widerstände bezeichnet, die du mit deinem Fahrzeug überwinden musst, damit es sich vorwärts bewegt. In einer Steigung wird dafür z. B. mehr Kraft benötigt, als wenn du in einer Ebene oder gar bergab fährst. Je geringer die Fahrwiderstände sind, desto weniger Energie wird benötigt, um das Fahrzeug vorwärts zu bewegen. Du sparst also Kraftstoff. Folgende Widerstände bilden gemeinsam den Fahrwiderstand:

Steigungswiderstand:

Du kennst es vielleicht vom Radfahren: Beim Bergauffahren wird mehr Kraft benötigt. Je schwerer das Fahrzeug und je größer die Steigung ist, desto mehr Kraft muss aufgewendet werden. Den zusätzlichen Widerstand, der überwunden werden muss, nennt man Steigungswiderstand.

Luftwiderstand:

Ein Fahrzeug muss die Luft, die sich vor ihm befindet, verdrängen. Dieses Phänomen bemerkst du vor allem als “Fahrtwind”. Bei höherer Geschwindigkeit steigt auch der Luftwiderstand. Verdoppelst du deine Geschwindigkeit, vervierfacht sich der Luftwiderstand. Aber nicht nur die Geschwindigkeit, sondern auch die Form deines Fahrzeugs, beeinflussen den Luftwiderstand wesentlich. Daher werden viele Fahrzeuge bewusst stromlinienförmig gebaut.

Rollwiderstand:

Der Rollwiderstand entsteht beim Abrollen des Reifens. Durch das Gewicht des Fahrzeugs werden diese dabei verformt. Je stärker die Verformung ist, desto mehr Kraft wird benötigt. Daher ist es wichtig, dass die Reifen deines Fahrzeugs den korrekten Reifendruck haben.

Was ist beim Bremsen zu beachten?

Du kannst die Bremsen deines Fahrzeugs auf unterschiedliche Art und Weise einsetzen. Im Wesentlichen wird hierbei zwischen progressivem und degressivem Bremsen unterschieden. Progressiv bremsen bedeutet, dass am Anfang nur wenig gebremst wird und der Druck auf das Bremspedal dann immer weiter verstärkt wird. Als degressives Bremsen bezeichnet man eine Bremsweise, bei der das Bremspedal zunächst voll durchgedrückt und dann dosiert losgelassen wird.


Musst du dein Fahrzeug, aufgrund einer plötzlichen Gefährdung, auf möglichst kurzem Weg zum Stillstand bringen, machst du eine sogenannte Gefahrenbremsung. Dazu trittst du sowohl das Brems- als auch das Kupplungspedal bis zum Anschlag durch und behältst dies, bis zum völligen Stillstand des Fahrzeugs, bei. Bei alten Bremsanlagen blockieren die Räder bei einer Vollbremsung, sodass das Fahrzeug weitgehend unkontrolliert weiter rutscht. Musst du das Auto lenken, löst du die Bremse kurzzeitig und lenkst gegen. Danach bremst du “stotternd” weiter. Das bedeutet, dass du in kurzen Intervallen immer wieder kräftig auf die Bremse trittst und sie dann kurz loslässt. Während der Bremspausen haften die Reifen, und dadurch ist das Fahrzeug wieder lenkbar. In den meisten modernen Autos ist mittlerweile jedoch ein ABS verbaut. Dieses führt eine solche “Stotterbremsung” automatisch durch. Du kannst also das Bremspedal voll durchtreten und den Pkw trotzdem lenken.


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