Frage an die Aerodynamik Experten

Zitat von Klugschnacker

Nochmal kurz für die Physiker. Im Moment würde ich sagen, dass bei der Kraftmessung durch eine Federwaage im Windkanal tatsächlich tatsächlich ein Teil des Luftwiderstandes unterschlagen wird.

Es wird sicherlich ein Teil des Luftwiderstandes unterschlagen, die Frage ist, ob der unterschlagene Teil relevant ist, da die Kraft in eine zunächst irrelevante Richtung (nach oben bzw. unten) wirkt. Ich glaube (kann es nicht wirklich bis ins letzte begründen), dass die Kraftanteile die senkrecht zur Fahrtrichtung wirken, auch berücksichtigt werden müssen und ja nur die, die in Fahrtrichtung wirken, gemessen werden.

Eigentlich sind bei oberflächlicher Betrachtung ja nur drei Kräfte wirklich relevant:
- Vortrieb (ob durch Muskel oder Hangabtrieb ist egal)
- Luftwiderstand
- Reibung an der Straße (Normalkraftabhängigkeit)

Dies würde auf den ersten Blick bedeuten, dass die Auf- und Abluftwiderstände nur Einfluss auf die Normalkraft haben und sich da aber gegenseitig aufheben (bei symmetrischen Laufrädern).


Betrachtet man das Laufrad einzeln genauer, dann darf man aber eigentlich nicht nur über Kraft reden, sondern müsste besser über Drehmomente reden. Diese heben sich gerade nicht auf, sondern wirken über den gesamten Bewegungsbereich (außer in 270° Stellung der Speiche) der Bewegung entgegen. Dieses Drehmoment wird durch die Federwaage nicht ermittelt.
Ein Gedankenexperiment dazu:

Ein Laufrad wird während des Windkanalexperiments mit der Felgenbremse gebremst - die Federwaage bekommt davon nichts mit, die Antriebsleistung um das Laufrad auf einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit zu halten, muss aber stark ansteigen.

Wie stark der Effekt durch die sich nach oben/unten bewegenden Teile ist, kann ich nicht abschätzen.

Ich habe auch keine Ahnung, wie normalerweise Aerodynamiktests bei Fahrrädern ermittelt werden, aber eine reine Ermittlung der Zugkraft auf ein angepustetes System ist zumindest für den Effekt anfällig.

[Klugschnacker]

Zitat von FinP

Betrachtet man das Laufrad einzeln genauer, dann darf man aber eigentlich nicht nur über Kraft reden, sondern müsste besser über Drehmomente reden. Diese heben sich gerade nicht auf, sondern wirken über den gesamten Bewegungsbereich (außer in 270° Stellung der Speiche) der Bewegung entgegen. Dieses Drehmoment wird durch die Federwaage nicht ermittelt.

Sehe ich auch so. Die Kräfte aus dem Luftwiderstand in der Rotation heben sich ebenfalls nicht auf, da ja die Betragsquadrate zur Berechnung des Luftwiderstandes herangezogen werden. Kraftvektoren mit negativem und positiven Vorzeichen heben sich dadurch nicht auf. Sie ergeben das von Dir richtig angesprochene Drehmoment.

Zitat von FinP

Ein Gedankenexperiment dazu: Ein Laufrad wird während des Windkanalexperiments mit der Felgenbremse gebremst - die Federwaage bekommt davon nichts mit, die Antriebsleistung um das Laufrad auf einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit zu halten, muss aber stark ansteigen.

Meiner Meinung nach würde die Federwaage eine verringerte Rotationsgeschwindigkeit sofort anzeigen. Der horizontal gemessene Luftwiderstand nimmt dadurch ab, was gut messbar ist. Der Größte Teil des Luftwiderstands kommt vom oberen Drittel des Laufrads, während das untere Drittel kaum zum Luftwiderstand beiträgt (Rollbedingung).

Zitat von Klugschnacker

Meiner Meinung nach würde die Federwaage eine verringerte Rotationsgeschwindigkeit sofort anzeigen. Der horizontal gemessene Luftwiderstand nimmt dadurch ab, was gut messbar ist. Der Größte Teil des Luftwiderstands kommt vom oberen Drittel des Laufrads, während das untere Drittel kaum zum Luftwiderstand beiträgt (Rollbedingung).

Ich hatte im Kopf, dass Aerotests immer mit der gleichen Geschwindigkeit durchgeführt werden - das heißt, dass die Rotationsgeschwindigkeit konstant ist bzw konstant gehalten wird!

Zitat von Klugschnacker

Sehe ich auch so. Die Kräfte aus dem Luftwiderstand in der Rotation heben sich ebenfalls nicht auf, da ja die Betragsquadrate zur Berechnung des Luftwiderstandes herangezogen werden. Kraftvektoren mit negativem und positiven Vorzeichen heben sich dadurch nicht auf. Sie ergeben das von Dir richtig angesprochene Drehmoment.

Wir sind zwar beim gleichen Ergebnis, aber Luftwiderstand ist auch eine vektorielle Größe, obwohl nur die Beträge der Geschwindigkeit eingehen (Stirnflächennormale!). Wenn Du ein riesiges Einspeichenwindrad Dir vorstellst, dann kannst Du Dir vorstellen, dass sich die senkrechte Kraft auf die Rotornabe bei Bewegung sich je nach Radposition verändert.

[tandem65]

Hi Arne,

Zitat von Klugschnacker

Sehe ich auch so. Die Kräfte aus dem Luftwiderstand in der Rotation heben sich ebenfalls nicht auf, da ja die Betragsquadrate zur Berechnung des Luftwiderstandes herangezogen werden. Kraftvektoren mit negativem und positiven Vorzeichen heben sich dadurch nicht auf. Sie ergeben das von Dir richtig angesprochene Drehmoment.

nehmen wir doch mal ein Laufrad ohne Windkanal. Welche Reibungsfaktoren spielen zusammen damit das Laufrad aufhört sich zu drehen? Welche davon würde Deine Federwaage messen?

[hazelman]

Es könnte so einfach sein:

Allemann/frau:
- diskutieren hier nicht am Rande der Beleidigung, sondern
- gehen anständig trainieren,
- kaufen gleich anständiges Material (808 o.Ä. + Scheibe mit Alu-clincher, 25mm Conti GP 400IIS und Latexschlauch aka das , was ich fahre )

und alles ist gut und jeder ist schneller.

Funzt eben leider nicht bei denen, die zu viel Zeit und zu wenig Ahnung haben!

p.s. Testmethoden interessiern mich einen Shice, Scheibe ist geil!

[Harm]

Zitat von hazelman

- kaufen gleich anständiges Material (808 o.Ä. + Scheibe)

und alles ist gut und jeder ist schneller.

Soo einfach geht das nun aber nicht!
Carbon-Clincher oder Alu-Bremsflanke oder gleich Schlauchreifen.
22, 23 oder 25mm Reifen vorne?
Welche Reifen hinten?
Und dann natürlich, mit welcher Testmethode kann ich das ganze vermessen?
Wie sieht es mit der Rotationsbeschleunigung und diesem coolen Fachbegriff aus der Physik aus?

Und am WICHTIGSTEN, was wird aus uns 98% Nasenbohrern.

Ansonsten 100% Acknowledged Hazel!

[glaurung]

Die letzten beiden posts gefallen mir am Besten.