Ist dies die richtige Art zu überlegen, warum die Haftreibung während einer Kurve auf einer ebenen Oberfläche radial gerichtet ist?

Nachdem ich lange über die Tatsache nachgedacht hatte, dass die Netto-Haftreibungskraft in die Mitte zeigt, senkrecht zur tangentialen Bewegung, dachte ich an diese Erklärung.

Wenn wir ein Auto betrachten, das im Kreis fährt, drehen sich immer die Räder. Es gibt eine Haftreibungskraft, die bewirkt, dass sich die Reifen drehen und in die gleiche Richtung wie die Reifen zeigen. Es gibt auch eine Haftreibungskraft, die bewirkt, dass die Räder nicht rutschen. Die Räder möchten sich aufgrund der Trägheit in Richtung tangential zum Kreis bewegen, und die Haftreibung möchte dies auch stoppen, also wird sie der Trägheit entgegenwirken. Diese Kraft muss tangential zum Kreis wirken, aber in die entgegengesetzte Richtung. Die Vektorsumme dieser Kräfte muss dann gleich der Zentripetalkraft sein.

Ist das eine richtige Erklärung? Kein Ausbilder hat jemals erklärt, wie sich diese beiden Kräfte addieren, also bin ich mir nicht sicher, ob ich mit meinen Überlegungen richtig liege. Danke schön!

Ich habe auch diese Frage. Da nach dem Post viel Zeit vergangen ist, haben Sie die Antwort gefunden?

Antworten (2)

Denken Sie daran, dass Haftreibung nur eine Kraft ist, sie muss parallel zur Oberfläche zeigen, und ihr einziger Grund besteht darin, ein Gleiten zu verhindern. Man kann es sich wie die Kraft in den Zahnrädern eines Getriebes vorstellen. Aber Sie interessieren sich für die verschiedenen Komponenten, die aus unterschiedlichen Gründen existieren, denn es gibt verschiedene Gründe, warum der Reifen auf dem Boden rutschen kann. Wenn das Gaspedal des Autos gedrückt wird, versucht der Reifen, auf dem Boden nach hinten zu rutschen, und erfordert eine Vorwärtskraft auf den Reifen, um dies zu verhindern. Dies wird letztendlich zur Kraft, die das Auto beschleunigt. Wenn das Auto nicht beschleunigt und keinen Luftwiderstand oder andere Formen der Dissipation erfährt, gibt es keine Haftreibungskraft in der Bewegungsrichtung des Autos.

Wenn sich das Auto auch in einer Kurve befindet, versuchen die Räder, seitlich entlang der Straße zu gleiten, weg von der Mitte der Kurve. Auch hier wird die Haftreibungskraft dies verhindern, also liefert sie diesmal die Zentripetalkraft auf das Auto. Haftreibung ist also immer die Kraft, die das Auto beschleunigen lässt, egal in welche Richtung es beschleunigt. Es ist jedoch nicht die Kraft, die das Rad schneller dreht, die von der Achse kommt, und die Reibungskraft wirkt dem entgegen.

Danke Ken! Sind die beiden Komponenten, die ich angegeben habe, die richtigen Komponenten, die sich summieren, um der zentripetalen Kraft zu entsprechen?
Ich verstehe nicht ganz, warum es zwei Komponenten geben sollte, die hinzugefügt werden. Die Zentripetalkraft wirkt seitlich zur Fahrbahn, und das ist alles Haftreibung. Wenn sich das Auto mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, müsste es eine Art Drehmoment von der Straße geben, um es zu drehen, also müsste die Haftreibung dies auch tun, aber dieses Drehmoment scheint normal zu vernachlässigen. Dann gibt es also nur eine Zentripetalkraft – die Trägheitskraft zählt nicht, das ist nur der ma-Term, das ist also die Zentripetalkraft. Zentripetalkraft ist ma, aber sie muss von einigen realen Kräften kommen, hier nur Reibung.
Das Problem für mich zu verstehen ist, wie die Haftreibung eine seitliche Kraft auf die Straße überträgt. Ich kann sehen, dass zwei verschiedene Haftreibungskräfte wirken würden, die sich zur zentripetalen Nettokraft addieren würden, aber ich sehe nicht, wie Haftreibung jemals in eine Richtung auf den Reifen drücken würde, die überhaupt nicht parallel ist zur Ausrichtung des Reifens (wie bei einer Drehbewegung parallel)
Um zu sehen, dass die Ausrichtung des Reifens nicht das entscheidende Problem ist, stellen Sie sich einfach vor, Sie halten einen Reifen in Ihren Händen und versuchen, ihn seitwärts über den Boden zu ziehen. Sie erhalten eine statische Reibungskraft, die verhindert, dass sich der Reifen bewegt, unabhängig davon, in welche Richtung Sie versuchen, ihn zu schieben, wenn Sie nicht zu stark drücken.
Richtig, also sind wir uns einig, dass auf den Reifen zwei Kraftkomponenten wirken, die Teil der Netto-Haftreibungskraft sind, die zentripetal zeigt: Eine Kraft lässt den Reifen rollen, eine andere verhindert eine Bewegung in tangentialer Richtung. Ist das die richtige Denkweise?
Nur die zweite zeigt zentripetal. Die erste, die nur bei einer Geschwindigkeitsänderung erscheint, ist azimutal in Richtung.

Nein. Haftreibung kann verhindern, dass Reifen durchdrehen, aber bei konstanter Geschwindigkeit ist dafür keine Kraft erforderlich, sodass die Haftreibung entlang der Fahrbahn des Fahrzeugs Null sein kann. Die statische Reibung senkrecht zur Fahrbahn des Autos ermöglicht es ihm, sich zu drehen. Für eine gleichmäßige Kreisbewegung braucht es nur eine horizontale Kraft.

Ist dies die richtige Art zu überlegen, warum die Haftreibung während einer Kurve auf einer ebenen Oberfläche radial gerichtet ist?
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