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Herleitung Formel Luftwiderstand
Schüler Gymnasium, 8. Klassenstufe
Tags: Luftwiderstand
 
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Hallo, wenn ein Fahrradfahrer beschleunigt, muss er ja eine bestimmte Kraft benötigen. In einem Artikel habe ich gelesen, dass die Bewegungsenergie zur kinetischen Energie der Luft wird. Heißt dass der Radfahrer muss seine Beschleunigungsenergie komplett an die Luft abgeben, wenn er keine Kraft ausübt. Er muss also wenn er eine Kraft ausübt die Luftteilchen beschleunigen? Das ist dann die Luftreibungskraft? Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert): "Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen." |
| Hierzu passend bei OnlineMathe: Mitternachtsformel |
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Hallo richtig ist das ab einer Mindestgeschwindigkeit, wenn er wirklich die Luft in Bewegung setzt und sie nicht langsam beiseite drückt. , dass er nur diese Kraft ausüben muss ist nur richtig, wenn er mit konstanter Geschwindigkeit auf ebener Strecke fährt, dazu kommt noch die Kraft um die Rollreibung auf der Straße zu überwinden. und die Reibung in den Lagern des Fahrrads. Aber je höher die konstante Geschwindigkeit, desto mehr macht diese Luftreibung aus. Deshalb fahren Radrennfahrer mit möglichst kleinem Querschnitt, der sich der Luft anbietet, also tief runtergebeugt, so müssen sie weniger Luft in Bewegung setzen, die form der Fläche spielt dabei auch noch ne Rolle. ob mehr Luft an ihnen vorbei kann , man sagt eine "schnittige" Form, weil man die Luft teilweise durchschneidet, statt sie nach vorne zu puschen. reicht dir das? Gruß ledum |
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Hallo, danke für die Erklärung. Aber wie kann man es denn erklären, dass die Beschleunigungsenergie des Radfahrers in kinetische Energie gewandelt wird? |
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Hallo, danke für die Erklärung. Aber wie kann man es denn erklären, dass die Beschleunigungsenergie des Radfahrers in kinetische Energie gewandelt wird? |
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Hallo Darf ich nochmals versuchen, auch in meine Worte zu fassen. Du scheinst dich mit Reibung zu befassen, insbesondere mit Luftwiderstands-Reibung. Nochmals - wenn sich ein Körper . Radfahrer) durch ein Medium (Luft) bewegt, dann muss dieses Medium doch ausweichen und um den Körper herum geführt werden. Du kannst ja auch einen Löffel durch eine Tasse mit Tee führen oder mit einem Stock auf die Wasseroberfläche eines Teichs peitschen. Jetzt müssen wir zwei Dinge inhaltlich trennen: Zum einen scheint dir die Beschleunigung der Luft- (Medien-) -Teilchen durch den Kopf zu gehen. Das ist richtig. Auch Luft oder Wasser haben eine Masse. Da diese für die genannten Umström-Vorgänge in Bewegung versetzt werden müssen, herrschen da sicherlich auch Beschleunigungs- und Abbrems-Vorgänge. Das kann man schon auch als Kräfte auf Luftteilchen oder Druckgradienten ansehen und auffassen. Aber - wenn wir mal davon ausgehen, dass der Radfahrer oder Körper nach einiger Zeit ja lange wieder weg ist, kommen die Luft- und Medien-Teilchen ja auch wieder zur Ruhe. Und alles ist wieder im Butter, in Ruhe, in Frieden und idealisierend statisch in Bewegungslosigkeit. Ledum spricht schon die Stromlinienform an. Das ist ein Ideal, das wir uns so vorstellen können: Alle Luftteilchen werden vor dem Radfahrer in Bewegung gesetzt, umströmen den Fahrer, und kommen hinter dem Fahrer prinzipiell wieder an ähnlicher Stelle zur Ruhe. Wenn wir jetzt mal von ideal Reib-freien Zuständen ausgingen, dann werden alle Luftteilchen vor dem Radfahrer in Bewegung gesetzt, umströmen den Fahrer, kommen hinter dem Fahrer wieder in Ruhe, die Druckkräfte, die vor dem Fahrer die Luftteilchen in Bewegung setzen schieben hinter dem Fahrer den Fahrer wieder an und summa summarum käme der Fahrer so reib-frei widerstandslos durch die Luft. Das beschreibt ein Ideal der Reibfreiheit, dem man durch Stromlinienform nahe zu kommen sucht. Aber so schön ideal ist die Welt halt leider nicht. Praktisch funktioniert kein Vorgang ohne Reibung. Auch wenn man sich . bei Autos noch so sehr um Stromlinienform und geringen Luftwiderstand bemüht, so ganz ideal Reib-frei funktioniert's halt nicht. Es wird immer so sein, dass Reibung eine Rolle spielt, der Fahrer Antriebs-Kraft aufwenden muss, um die Luftreibung zu überwinden, diese können wir auch so verstehen, dass die Kräfte, die vor dem Fahrer wirken, um die Luft in Bewegung zu setzen, größer sind, als die Kräfte, die hinter dem Fahrer wieder die Luftteilchen zur Ruhe zurück 'beschleunigen'. Jetzt sprichst du von Luft-Bewegung. Ich sprach in diesem Zusammenhang von Wirbeln. Mach dir klar: Wärme ist Molekular-Mikrobewegung. Eine Erhöhung der Temperatur ist bekanntlich gleichbedeutend mit einer erhöhten Molekular-Mikrobewegung der Medien-Atömchen, . der Luftteilchen. Jetzt lässt sich aber keine ganz klare Trennung zwischen gerichteter orientierter Makro-Bewegung der Luft und konfus stochastischer Mikro-Bewegung der Atömchen ziehen. Im Sinne der Reibung und wird jede gerichtete Makro-Bewegung früher oder später zu konfus stochastischer Mikro-Bewegung, . Wärme-Bewegung, . Temperaturerhöhung. Ein Grundsatz der Physik oder Thermodynamik lautet daher: Jede Reibung führt schlussendlich zu Wärme. Vielleicht hilft dir noch folgender abschließende Gedanke: Die Energie, die der Radfahrer zur Überwindung des Luftwiderstands aufwenden muss, ist im Sinne der Energieerhaltung gleich der Energie, die durch Reibung schlussendlich zur Wärmeenergie, . zur Erwärmung der Luft führt. |
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Hallo, danke für die Antwort mir ging es mehr dadrum zu verstehen wie die Teilchen die Bewegungsenergie aufnehmen. Sprich beschleunigt der Radfahrer sie. Auf Leifi Pysik zum Luftwiderstand die Bewegungsenergie wird in kinetische Energie der Luft gewandelt. Mir geht es darum, zu verstehen, wie das gemeint ist. Bewegt der Radfahrer die Teilchen und führt ihnen die die er durchfährt kinetische Energie zu. Sprich bewegen sich die Teilchen durch ihn Richtung egal da er seine Beschleunigungsenergie an ihnen abgibt? |
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Hallo, danke für die Antwort mir ging es mehr dadrum zu verstehen wie die Teilchen die Bewegungsenergie aufnehmen. Sprich beschleunigt der Radfahrer sie. Auf Leifi Pysik zum Luftwiderstand die Bewegungsenergie wird in kinetische Energie der Luft gewandelt. Mir geht es darum, zu verstehen, wie das gemeint ist. Bewegt der Radfahrer die Teilchen und führt ihnen die die er durchfährt kinetische Energie zu. Sprich bewegen sich die Teilchen durch ihn Richtung egal da er seine Beschleunigungsenergie an ihnen abgibt? |
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Bin mir da nicht sicher |
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Bin mir da nicht sicher |
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Wer oder was, außer dem Radfahrer, sollte denn die Luftteilchen veranlassen, sich in Bewegung zu setzen? |
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persönliche Nachricht von: DiamantGold Gesendet: "Frage zur Luftreibung Hallo, mir ging es darum zu verstehen wie die Beschleunigungsenergie in kinetische Energie gewandelt wird. Ist es so, dass der Radfahrer Beschleunigungsenergie an die Luftteilchen abgibt und diese dann in irgend eine Richtung strömen?" persönliche Nachricht Ende Nochmals zum Begriff "Beschleunigungsenergie". Eine Schnellsuche im Internet zeigt zwar auch mir, dass der Begriff offensichtlich mehr verbreitet ist, als ich gedacht hätte. Dennoch, inhaltlich geht es dabei eigentlich stets um Bewegungsenergie, . kinetische Energie. Ich mag dringend vermuten, dass sämtliche meine Physikleherer nicht nur nie derart verschleiernde Begriffe genutzt haben, sondern sich - ähnlich wie ich selbst - sehr verwehrt hätten, derart missverständlicher Begriffsschöpfungen zu bedienen. Mag sein, dass der Begriff andeuten und erklären will, dass beschleunigende Vorgänge zur Änderung der Geschwindigkeit, und damit zur Änderung der Geschwindigkeitsenergie, . kinetischen Energie führen. Also eine Änderung der Geschwindigkeitsenergie als 'Beschleunigungsenergie' verschandelt wird. Nichts desto trotz: Soweit ich den ersten Treffern unter meiner Internet-Recherche entnehmen wollte/konnte, handelte es sich eigentlich dabei immer um kinetische Energie, . Bewegungsenergie, oder vielleicht 'Geschwindigkeitsenergie'. Wenn wir das so verstehen wollen, dann ist 'Beschleunigungsenergie' eigentlich nur ein anderer Begriff für 'kinetische Energie'. Und - sorry - deine Frage "wie die Beschleunigungsenergie in kinetische Energie gewandelt wird" ist dann ähnlich, als ob ich fragte: In wie fern führt Wasser zu Nässe? In wie fern führt viel Geld zu Reichtum? In wie fern führt Licht zu Helligkeit? In wie fern führt Wärme zur Temperaturerhöhung? "...die Luftteilchen . und diese dann in irgend eine Richtung strömen?" Die beste Antwort, die ich spontan geben kann, ist: Irgendwie muss die Luft, die sich zunächst vor dem Radfahrer befindet, um diesen herum strömen und sich schließlich wieder hinter dem Radfahrer finden... |
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Wird die Bewegungsenergie des Radfahrers in kinetische Energie der Luft gewandelt oder nicht? Die Luft bekommt dann doch die Energie vom Radfahrer. |
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ja (...und onlinemathe fordert nun von mir: "Bitte beschreibe Deinen Beitrag genauer") |
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