Die Straße ändert die Richtung der Kraft auf das Kurvenrad nicht, da die Straße statisch ist. Das bedeutet, dass das Rad die Kraft auf die Straße aufbringen muss und die Kurven-/Wendekraft eine Reaktionskraft ist. Wir haben also die Änderung der Richtung des Rades übrig, was zu einer Änderung der Richtung der Straßenkurvenkraft führt.
Was ändert also die Richtung des Rades?
-Wenn wir sagen, dass die Seitenführungskraft die Radrichtung ändert, dann haben wir ein Rad, das keine Seitenführungskraft mehr erzeugt, da die Seitenführungskraft und die Rollrichtung des Rads zu jedem Zeitpunkt immer senkrecht sind.
- Ähnlich, wenn wir sagen, dass das Rad die Richtung ändert, weil sich das Auto in einer kreisförmigen Bewegung befindet – mit richtungsänderndem Drehimpuls – dann ignoriert dies die Tatsache, dass das Rad die Kraft aufbringt und die Kurvenkraft eine Reaktionskraft ist. Die Seitenführungskraft ändert die Geschwindigkeitsrichtung und nicht die Rollrichtung der Räder.
- Wenn wir sagen, dass die Seitenführungskraft immer vorhanden ist, weil die Radrollrichtung und die Geschwindigkeitsrichtung (Bewegungsrichtung) nicht ausgerichtet sind, dann sagen wir, dass die Seitenführungskraft niemals die Geschwindigkeitsrichtung ändert.
Wenn Sie keine Seitenführungskraft haben, würde das Rad in einer geraden Linie weitergehen. Um zu drehen, braucht man also diese Kraft, und die wird von der Straße auf das Rad ausgeübt.
Wie entsteht diese Kraft? Nun, Sie erhalten es, indem Sie das Rad relativ zu seiner aktuellen Richtung drehen.
Wenn das Rad geradeaus fährt und Sie frei rollen, gibt es keine Reibung, nur das Rad dreht sich. Wenn das Rad unter einem Winkel betätigt wird, dann ist diese Winkelrichtung nun die Richtung, in der keine Reibung vorhanden ist. Ohne Kräfte würde sich das Rad immer noch in seiner ursprünglichen Richtung bewegen wollen. Allerdings kann die Fahrbahn nun plötzlich eine Reibungskraft auf das Rad ausüben.
In welche Richtung kann diese Kraft wirken? Nur normal zum Rad, da die Drehrichtung im Wesentlichen reibungsfrei ist. Dies erzeugt die Seitenführungskraft. Es ist die Reibung, die durch die Fehlausrichtung des Rads in Bezug auf seine momentane Bewegungsrichtung verursacht wird.
Beachten Sie, dass Sie eine Kraft benötigen, um das Rad zu drehen, da sich das Rad sonst selbst ausrichten möchte. Dies wird selbstausrichtendes Drehmoment genannt. Wenn sich eine Münze im Kreis dreht, muss sie daher etwas nach innen geneigt sein, damit die Schwerkraft diese Kraft erzeugen kann.
Zuerst haben Sie die Räder am Auto. Wir können Räder als Geräte betrachten, die uns beliebig niedrige Kräfte in einer Richtung (senkrecht zur Achse, wenn das Rad rollt) und beliebig hohe Reibung parallel zur Achse geben.
Als nächstes haben Sie ein Fahrzeug mit zwei Achsen, bei dem Vorderachse und Hinterachse schräg stehen.
Wenn das Auto rollt, erzeugt dies an verschiedenen Stellen am Auto Kräfte, die zu einem Drehmoment werden. Wenn wir uns vorstellen, dass das Auto mit den Vorderrädern nach links vorwärts rollt, entstehen Reibungskräfte, die die Achse nach links zwingen.
Diese unausgeglichene Kraft auf die Front des Autos hat zwei Auswirkungen:
Unter der Annahme, dass der Radwinkel durch den Lenkmechanismus konstant gehalten wird, setzt sich dies fort, während sich das Auto vorwärts bewegt. Das Auto wird ständig nach links beschleunigt (im Referenzrahmen des Autos), aber das Drehen des Autos ändert den Winkel, sodass sich das Auto im Kreis bewegt, anstatt in eine Richtung zu beschleunigen.
(Sobald das Auto zu drehen beginnt, wird das Drehmoment von den Hinterrädern auf Null gesetzt. Wenn die Hinterräder dies nicht tun würden, würde das Auto eher durchdrehen als sich drehen)
Warum bewegt es sich im Kreis? Warum ändert das Rad die Rollrichtung? Warum ändert die Kraft von der Straße die Richtung?
Wir gehen davon aus, dass es einen Mechanismus gibt, der die "drehenden" Räder (die Vorderräder eines normalen Autos) in einem bestimmten Winkel zur Karosserie hält. Im Normalfall ist es der Fahrer, der das Lenkrad etwas schräg hält. Wir könnten dies durch einen Holzblock ersetzen, bei dem die Vorderräder in einem bestimmten Winkel blockiert sind.
Damit wird das Drehmoment des Fahrzeugs auf das Antriebsrad übertragen und dreht es mit der gleichen Geschwindigkeit. Dadurch ändert sich die Richtung der durch Reibung aufgebrachten Kraft. Da es immer parallel zur Achse ist, ändert sich die Richtung, wenn sich das Auto vorwärts bewegt.
Die Folge davon ist, dass bei konstanter Fahrgeschwindigkeit auch die Größe der Reibung (und damit Beschleunigung und Drehmoment) konstant sind.
Eine Kraft/Beschleunigung, die senkrecht zur Bewegungsrichtung ist (was ein ideales Rad tut), erzeugt eine Kreisbewegung.
Es sieht so aus, als ob Sie nach einem Teil davon suchen, der verbunden werden soll, aber ich bin mir nicht sicher, welcher Teil das ist.
Nektar