Vollbremsung aus hoher Geschwindigkeit

[tombrider]

Ich fahre eine Saint 820 mit IceTech Belägen und habe eine Frage hierzu. Ich lese hier ja des Öfteren, dass Leute "über den Lenker gehen", wenn sie beherzt in die VR Bremse greifen.

Jetzt frage ich mich, ob das für alle Geschwindigkeiten gilt oder nur bis einer gewissen Geschwindigkeit. Wenn ich langsam fahre und in die Bremse greife, dann fliege ich auch vorn über, wenn ich aber mit über 30km/h oder so unterwegs bin, dann klappt das nicht, besonders, wenn es weicher Untergrund ist.

Ist das normal oder sollte ich mal schauen, was da noch geht?

Wenn Du es nicht schaffst, aus Tempo 30 mit einer Saint das Hinterrad zum Abheben zu bringen, dann stimmt entweder mit der Bremse oder mit Deiner Muskulatur etwas nicht. Das geht in der Tat auch mit gut eingestellten Cantileverbremsen. Bei der Saint müßte es mit einem, maximal zwei Fingern klappen. Einiges andere, was oben gesagt wurde, war eher semi-richtig bis falsch. Je weiter vorne der Reifenaufstandspunkt ist, und je weiter hinten Dein Schwerpunkt ist, desto stärker kannst Du bremsen. Sofern der Reifen genügend Haftung aufbauen kann. Beim Rennrad, wo das Vorderrad direkt vor den Zehen ist, und der Lenker fast schon über der Vorderachse, folglich sehr viel weniger als beim Downhiller. Dabei ist zu beachten, dass sich das Vorderrad um so mehr in den Untergrund drückt und entsprechend mehr Bremskraft übertragen kann, je mehr Du bremst. Also kann es sinnvoll sein, nicht zu plötzlich zu bremsen, sondern dass sich die Bremskraft kontrolliert verstärkt. Rutscht das Vorderrad trotzdem noch, anstatt dass das Hinterrad hoch geht, dann kannst bzw. solltest Du mehr Gewicht nach vorne verlagern. Ein steigendes Hinterrad ist leichter zu kontrollieren als ein rutschendes Vorderrad. Ein rutschendes Vorderrad kann zudem weniger Kraft übertragen, da die Gleitreibung geringer ist als die Haftreibung. Wie viel Gewicht Du nach vorne bringen musst bzw. nach hinten verlagern kannst, hängt von Rahmengeometrie, Reifen und Untergrund ab. Auch hier macht Versuch kluch, am besten auf verschiedensten Untergründen in unterschiedlichem Gefälle immer wieder ausprobieren.

 

[Oldie-Paul]

Das ganze läuft auf die betrachtung von μ=a/h hinaus. Dabei ist h die höhe des gesamtschwerpunktes (sp) im lot über dem aufstandspunkt des vorderrades, a der abstand des sp vom aufstandspunkt in der fahrebene und μ der haftreibungskoeffizient des reifens. Das gewicht von rad und fahrer spielen dabei keine rolle.

Für μ => a/h kann das hinterrad abheben.​

Dazu muss der reibungskoeffizient groß sein, also bester grip vorliegen. Der sp muss vorne liegen. Das macht der fahrer durch gewichtsverlagerung nach vorn (a im zähler klein). Der sp sollte auch tief liegen also gewichtsverlagerung nach oben (h im nenner groß). Also das übliche: gewicht nach vorne oben verlagern und dann kräftig bremsen. (Kontrollierter wird das sicher durch leichtes nach vorn oben springen. Die diskussion hier bezieht sich aber allein auf die wirkung der vorderradbremse.)
Was ist mit μ? Das hat auf gutem asphalt den maximalwert von ~1. Bei allen anderen untergründen wird er kleiner. Bei weichem waldboden geht es dann mit der bremse allein nicht.
Bergab? Ein teil der reibung wird gegen die hangabtriebskraft benötigt. µ sinkt also mit dem gefälle. Dabei zählt der untergrund des vorderrades. Ist der eben, ist es kein gefälle! An der treppenstufe kann man also gut abheben.
Nässe? Grip unten μ bei 0,3 das kann man vergessen.
Geschwindigkeit v? Spielt erst mal keine rolle. Der reibungskoeffizient hängt dann aber doch davon ab, wie @Müs Lee schon schrieb. Bekannt ist das für eine reibung mit flüssigkeitsvermittlung: Stribeck kurve; bei langsamen geschwindigkeiten ist µ unabhängig von v, dann sinkt es recht flott ab, um bei hohen geschwindigkeiten wieder anzusteigen. Was dabei schnell und langsam ist, hängt von der konsistenz des vermittelnden mediums ab. Erde mit nassem laub ist eher langsam im umformen als gummi auf asphalt. Da ist µ wieder im keller.
Fazit, wenn du bergab fahren willst, heb an einem ebenen flächenstück mit trockenem stein ab. dann ist das hinterrad erst einmal oben. Der rest ist dann deiner geschicklichkeit überlassen. Leichter hoch kommt man sicher auf trockenem asphalt auf einer leichten steigung (die erhöht ja formal µ). Hier kannst du auch den versuch mit 35 km/h starten, klappt bestimmt! Spätestens bei einer mauer ist µ → ∞.

 

[mikolaus]

Also ich möchte dem widersprechen, dass das Geschwindigkeitsunabhängig ist, denn je höher die Geschwindigkeit, je größer wird der Einfluss der Trägheit der rotierenden und der sich bewegenden Masse. D.h. man muss fester den Bremshebel betätigen, um einen gleichen Bremseffekt zu erzielen. Deshalb macht es ja auch nur Sinn, immer bessere Bremsen zu verbauen. Denn deren Effekt macht sich ja erst bei höheren Geschwindigkeiten bemerkbar. Beim langsamen Fahren ist es ja fast mit jeder Bremse möglich das VR zu blockieren, bei hohen Geschwindigkeiten ist das garnicht mal so einfach, aufgrund des Trägheitsmomentes, welches an der rotierenden Masse des Rades wirkt. Demnach ist es mit zunehmender Geschwindigkeit immer schwieriger über den Lenker zu gehen.

 

[HarzEnduro]

Demnach ist es mit zunehmender Geschwindigkeit immer schwieriger über den Lenker zu gehen.

Das war meine Theorie.

 

[mikolaus]

Von Trägheit hat hier noch keiner was geschrieben, obwohl das doch durchaus ein entscheidender Einfluss ist.

 

[Bener]

...Lass mein Sofa da raus!

 

[Oldie-Paul]

Von Trägheit hat hier noch keiner was geschrieben, obwohl das doch durchaus ein entscheidender Einfluss ist.

Beim bremsen geht es nur um die trägheitskräfte.

... D.h. man muss fester den Bremshebel betätigen, um einen gleichen Bremseffekt zu erzielen. ...

Der bremseffekt ist die verzögerung (negative beschleunigung). Ein fahrrad (µ für gummi auf asphalt) erlaubt (mittlere daten eines bikes für a, h; s. mein posting zuvor) eine maximale verzögerung von ~ 5,2 m²/s, danach gibt es unabhängig von der geschwindigkeit den freien überschlag. Erreicht man diese verzögerung nicht (schlechte bremse), bleibt das hinterrad auf dem boden oder die räder rutschen auch noch (schlechter grip). Natürlich wird die rotation der räder auch gebremst. Das ist ja der erste teil des bremsvorgangs. Wie stark man dabei den bremshebel ziehen muss, war nicht thema der frage.
Die rotierende masse des bikers entspricht der schwarze energie des astrophysikers.

 

[whitewater]

Also ich möchte dem widersprechen, dass das Geschwindigkeitsunabhängig ist, denn je höher die Geschwindigkeit, je größer wird der Einfluss der Trägheit der rotierenden und der sich bewegenden Masse. D.h. man muss fester den Bremshebel betätigen, um einen gleichen Bremseffekt zu erzielen.

Das ist jetzt die Frage, was Du mit "gleichem Bremseffekt" meinst. Wenn sich das auf die Verzögerung bezieht, wir sind nicht im relativistischen Bereich, also spielt für das von @Oldie-Paul genannte ca. 1/2 G die Geschwindigkeit an sich keinerlei Rolle.
Allerdings haben ja @Mr. Tr!ckstuff und @Müs Lee eine Seite vorher angerissen, daß der Reibwert mit der Reibgeschwindigkeit sinkt. Das muss man dann natürlich mit stäkerem Hebelzug kompensieren, hat aber nichts der sich bewegenden Masse zu tun.
Die in der rotierenden Masse gespeicherte Energie kann Dir jeder genau beschreiben, der sich schon mal auf der freien Rolle gemault hat. Kannste vernachlässigen.

Soll "gleicher Bremseffekt" die gleiche Endgeschwindigkeit (also z.B. bis zum Stillstand), und das womöglich in der gleichen Zeit heißen, dann geht natürlich die Startgeschwindigkeit ein. Mindestens mal die Leistungsabfuhr der Bremse.

Die rotierende masse des bikers entspricht der schwarze energie des astrophysikers.

Nicht ganz das eine ist gut erklärt und ziemlich irrelevant. Das andere scheint ziemlich relevant zu sein, ist aber noch nicht plausibel erklärt
Wobei ich annehme, Du meinst nicht schwarz, sondern dunkel

 

[Oldie-Paul]

Wobei ich annehme, Du meinst nicht schwarz, sondern dunkel

Nach dunkel kommt schwarz. Wart´s ab.

 

[mikolaus]

Also es ist definitiv so, dass mit steigender Geschwindigkeit die Bremse sehr viel stärker betätigt werden muss, um eine nach vorne gerichtete Kraft zu erzeugen, die das Lot des Schwerpunktes über die Vorderradachse bewegt. Muss nur noch die passende Theorie dazu her. Eure rumgerechnerei ist ja nicht unbedingt falsch, geht aber von einer idealisierten Version aus, in der meiner Meinung nach die Masse des Rotierenden Rades nicht mit einbezogen ist. Diese Masse erzeugt durch ihre Trägheit eine Kraft, die der Wirkung der Bremse entgegen gesetzt ist und mit steigender Umdrehungszahl ganz klar zunimmt. Somit wird die Wirkung der Bremse abgeschwächt. Das klingt für mich total schlüssig. Kann natürlich auch sein, dass ich falsch liege Wenn jemand das anders sieht, dann bitte ich darum, mich zu belehren, allerdings mit ein bisschen mehr Engagement, als nur zu sagen, die Geschwindigkeit kann man rauskürzen.
Das ist ja ne richtige rumklugscheißerei hier

 

[whitewater]

Sollen wir jetzt hier 5 mit Schiffeversenken verdaddelte Jahre Schulphysik nachholen?
Wenn Du wissen willst, ab was für Geschwindigkeiten sich Masse und deren Trägheit ändern, schlag mal bei Einstein nach.
Edit: die Rollenersatzmasse eines Rades ist idealisiert ( ganze Masse im dünnen Reifen) 2xdie physikalische Masse. Real weniger. Macht selbst bei 2kg Downhillpellen nicht viel aus.
Ausserdem ist sie ein guter Suchbegriff, um sich das bei Wikipedia erklären zu lassen
Aber blöderweise ist die auch geschwindigkeitsunabhängig.

 

[Deleted138492]

Das ist ja ne richtige rumklugscheißerei hier

Wie nennt man die Grundschule in England? Elementary, my dear Watson! Die passende Theorie ist schon seit geraumer Zeit etabliert und unter der Kategorie Kinetik/Kinematik abgeheftet. Den Begriff der Trägheit solltest du auch nochmal nachschlagen, ich denke du meinst was anderes

 

[Oldie-Paul]

... die Masse des Rotierenden Rades .... Diese Masse erzeugt durch ihre Trägheit eine Kraft, die der Wirkung der Bremse entgegen gesetzt ist und mit steigender Umdrehungszahl ganz klar zunimmt.

Eine bremse wandelt kinetische energie in wärme um. Das geht linear mit der kraft auf die bremsbacken.
Die kinetische energie ist E=(1/2)mv² für eine linear bewegte masse.
Ein rollendes rad mit der lineargeschwindigkeit v enthält die doppelte kinetische energie: E=mv². Der erste beitrag ist die energie der linearbewegung, der zweite die der rotationsbewegung. Beide sind gleich groß beim rollen. Die rotierende masse erzeugt einen faktor zwei in der kinetischen energie. Beim bremsen und beschleunigen hat man für die räder die masse meff=2mRad einzusetzen.
Und das gilt für alle geschwindigkeiten und ist unabhängig vom radius des rades.
Ist nach @whitewater s beitrag zwar überflüssig, ich hatte es aber schon geschrieben.

 

[whitewater]

Bestätigung durch einen zweiten Experten ist doch nie überflüssig

 

[memphis35]

Eins ist jetzt klar . Bei einer Vollbremsung vorne verschwindest in Zeit u. Raum . @niconi also machs lieber nicht .

 

[tombrider]

Schon ein Rennrad kann bei optimalen Bedingungen mit ca. 6 m/s² bremsen. Ein Downhiller, dessen Vorderrad 25 cm weiter vorne steht, und dessen Fahrer aufgrund des flacheren Sitzwinkels und tieferen Sattels noch weiter hinten und unten sitzt, bzw. sein Gewicht hinter den Sattel verlagern kann, entsprechend mehr. Wer es genauer wissen will, der kommt mit einer einfachen Zeichnung dem tatsächlichen Wert recht nahe: Im Sitzen liegt der Gesamtschwerpunkt wenige cm vor der Sattelspitze. Höhe des Sattels über Boden ermitteln, und herausfinden, wie weit sich der Reifenaufstandspunkt vor dieser Stelle befindet. Pfeil vom Schwerpunkt durch den RAP zeichen. Mit senkrechten und waagerechten Strichen durch beide Punkte ein Viereck malen. Schauen, um welchen Faktor die waagerechte Seite kürzer ist als die senkrechte. Diesen Faktor mit ca. 10 multiplizieren (genauer gesagt 9,81 m/s²), dann weiß man, mit wie viel m/s² man bremsen kann, sofern der Reifen haftet. Mehr als 10 werden es jedoch nicht werden, weil spätestens da selbst auf Beton bzw. Asphalt Schluss ist und der Reifen anfängt zu rutschen. Bei einem Radstand von 1,25 Metern und einer Sattelhöhe von 1 Meter über Grund würde das bedeuten, dass sich der Schwerpunkt 25 cm vor der Hinterachse befinden darf. Man also deutlich hinter den Sattel gehen muss, um auf Asphalt die Haftungsgrenze und damit die maximale Bremsleistung zu erreichen.

 

[Oldie-Paul]

... Eure rumgerechnerei ist ja nicht unbedingt falsch, geht aber von einer idealisierten Version aus, in der meiner Meinung nach die Masse des Rotierenden Rades nicht mit einbezogen ist. ... Das ist ja ne richtige rumklugscheißerei hier

Das kann man ja nachprüfen. Ist dann aber immer noch rumklugscheißerei. Ich mach mal:

Es wird die gesamtmasse z.B. m=14kg bike + 75kg fahrer abgebremst.
Die masse der laufräder ist doppelt zu werten.
Es kommt somit die masse eines laufradsatzes für die effektiv wirksame masse hinzu. Einmal ist sie schon im bikegewicht enthalten. Also: meff=m+m2rad
Mit einer mittleren Masse des laufradsatzes m2rad=1.8kg wird das Verhältnis meff/m=(14+75+1.8)/(14)= 1.02
Das Verhältnis von träger zu schwerer Masse liegt nun effektiv bei mt/ms ~ 1.02 statt bei 1.00... . Entsprechend vermindert sich die maximal mögliche bremsverzögerung und erhöht sich der bremsweg.
Aber nicht einmal diese 2% hängen von der geschwindigkeit ab.

 

[mikolaus]

Das leuchtet mir alles ein. Da habt ihr vollkommen Recht. Ist ja auch nur eine Theorie meinerseits gewesen. Ich bin nicht sooo fit in Physik, mich lässt die Fragestellung aber trotzdem nicht los. Ich habe trotz allem das Gefühl, bei höherer Geschwindigkeit im verhältnis sehr viel fester bremsen zu müssen, um über den Lenker zu gehen. Jedenfalls empfinde ich und auch viele andere das so. Woran liegt das denn jetzt? Wenn ich mit einem Auto auf eine Ampel zu fahre und das Bremspedal mit gleichem Druck belaste, dann ist die negative Beschleunigung vom empfinden her nicht mehr linear, sondern zunehmend, also progressiv. Oder kommt es mir nur nicht linear vor, obwohl es das ist?

 

[mikolaus]

So ich habe die Erklärung im Internet gefunden. Und eigentlich ist es das, was ich versucht hab zu sagen^^ Das leuchtet mir total ein und würde meine Erfahrungen genau erklären.

"Die Bremsverzögerung kann auch bei gleichmässiger Bremsung nicht Linear verlaufen, da erstens mal die Bremswirkung nie gleichmässig sein wird, und zweitens eine Verzögerungskurve sich genauso verhält wie eine Beschleunigungskurve. Bei gleicher Kraft wird die Bremswirkung im Quadrat abnehmen. Kannst du genauso berechnen wie den Bremsweg: Bei 100 km/h brauchst du 4x so viel Bremsweg wie bei 50 km/h. Also gilt gleiches auch bei Abnahme der Geschwindigkeit für die Bremsverzögerung. Theoretisch wirst du bei hoher Geschwindigkeit bei gleichbleibender Bremskraft eine geringer Verzögerung haben, als bei geringer Geschwindigkeit. Also macht die Kurve der Bremswirkung bei gleicher Bremskraft in Abhängigkeit der Geschwindigkeit eine Kurve nach oben, aber: jetzt kommt die Bremse noch ins Spiel, die wird wärmer, und baut dann auch noch in Ihrer Bremswirkung ab. Also eigentlich schon fast eine Wissenschaft für sich, dies genau zu berechnen."

 

[mikolaus]

Demnach ist es ja immer schwieriger bei wachsender Geschwindigkeit über den Lenker zu gehen. Durch die immer größer werdende Kraft, die am Bremshebel aufgewendet werden muss lässt sich die Bremse auch immer dosierter einsetzen, also ist die Wahrscheinlichkeit zu stark zu bremsen bei wachsender Geschwindigkeit immer geringer.

 

[whitewater]

Meine Güte, keine Ahnung von Physik und Radfahrer geht ja noch an, aber 0 Tertverständnis, und dann wilde Theorieen absondern, das erfordert schon...irgendwas gruseliges.

Um mal wieder Nährwert in den Fred zu bekommen, @Müs Lee, hast du evtl. Wenn auch nur grobe/empirische Größen zur komplizierten Tribologie?

 

[Deleted138492]

@whitewater: Nö leider nicht. Es ist eine sehr interessante, aber nicht meine Domäne. Ich hab aber Zugriff auf eine umfangreiche Fachbuchsammlung, vielleicht ergibt sich daraus die Tage was.

@mikolaus: Tolle Logik, fahren wir einfach alle 300 und niemand legt sich jemals beim Bremsen auf die Fresse Informier dich nochmal darüber, welche Größen einen konstanten, linearen oder quadratischen Verlauf haben.

 

[Hammer-Ali]

Ohne jetzt den physikalischen Gesetzmäßigkeiten auf die Füße treten zu wollen:

Aus hohen Geschwindigkeiten nen Überschlag mit der Bremse hinbekommen scheint mir doch nicht so leicht wie aus niedriger Geschwindigkeit. Was vielleicht auch an einer längeren Reaktionszeit liegt, da die Bremse aufgrund der hohen Drehgeschwindigkeit des Vorderrads mehr Kraft benötigt um dieses zum sofortigen Blockieren zu bekommen.

Und jetzt steinigt mich..

 

[grave_digga]

Klar, die Zeit die man braucht bis das VR blockiert ist bei einer hohen Geschwindigkeit natürlich länger.

 

[mikolaus]

Allerdings muss das VR nicht blockieren, um über den Lenker zu gehen. Also ich bin immer noch der Meinung, dass ich bei höherer Geschwindigkeit kräftiger die Bremse betätigen muss um über den Lenker zu gehen.. ihr könnt mich ruhig dafür hassen oder verachten^^ Is mir jetzt egal woran es liegt, Hauptsache wir gehen nicht über den Lenker jeder der schlechte Bremsen hat, kennt den Effekt, dass man bei langsamer Fahrt schön einen stoppie machen kann, aber bei schneller Fahrt voll in die Bremsen greift und nicht mal das HR hoch geht.