Berechnung: Energieverlust durch Wippen

[Dani]

Logisch federt der Dämpfer ein, wenn Du das Gewicht beim Aufstehem auf die Pedalen verlagerst, Du bewegst dabei aber Deinen Schwerpunkt. Wenn Du auf dem Sattel sitzen bleibst und nur in die Pedalen trittst, hast Du wohl mehr Gewicht auf den Pedalen, aber der Schwerpunkt ändert nicht seine Lage, das ist der springende Punkt.
Ich bestreite aber, dass beim Treten in die Pedalen (sitzend, ohne den Schwerpunkt zu ändern) das Bike hinten ausfedert, die meisten federn nämlich ein. Und bei dem Spielchen mit dem Treten sind eben die Antriebseinflüsse nicht ausgeschlossen, Du ziehst schliesslich an der Kette! Und genau das verursacht bei den meisten Fullies ein Einfedern während des Kraftstosses auf das Pedal.
Gruss
Dani

 

[Forest]

Ohjeh ich seh' schon - ein heißer threat. Beim Thema Fully gibt's wahrscheinlich nie Einigkeit
Also ein lertztes mal:
Wenn du mit dem Fuß auf's Pedal drückst wird der Hintern entlastet. Das geht gar nicht anders. Wenn du 75kg wiegst und mit 75kp auf's Pedal drückst, dann hebt dein Hintern schon fast vom Sattel ab. Na, und wo ist jetzt dein Schwerpunkt?
Du musst ja nicht zwangsläufig den Po nach vorne schieben um das Gewicht zu verlagern.
Es dreht sich nur um ein paar cm, aber immerhin geht's um den Löwenanteil am Gesamtgewicht dessen Schwerpunkt bei jedem Tritt verschoben wird. Und deshalb wippt es.
Kettenzug kann natürlich auch noch dazu kommen. Ich hab' allerdings beobachtet, dass bei Druck auf's Pedal der Hinterbau ausfedert. Auch bei Fahrt auf dem großen Blatt. Und da müsste - angeregt durch den Kettenzug - das Rad eher einfedern.
Also, ich bin weiterhin der Überzeugung, dass die Schwerpunktverschiebung der Hauptauslöser für's Wippen ist.

Gruß

Forest

 

[Dani]

Solange Du Deine Position auf dem Bike nicht änderst, ist der Schwerpunkt des Körpers immer an derselben Stelle, das hängt nicht davon ab, wo Du Dich abstützt, sondern wie Deine Masse (des Körpers) verteilt ist und da Du Deine Position auf dem Bike nicht änderst, bleibt auch Dein Massenschwerpunkt am selben Ort. Von dort, wo der Massenschwerpunkt sich befindet, ziehst Du eine vertikale Linie nach unten und schaust, in welchem Verhältnis diese Linie die Strecke zwischen Vorderradauflage am Boden und Hinterradauflage am Boden teilt: So ist das Verhältnis des Gewichts, das auf dem Vorder- respektive auf dem Hinterrad lastet (statisch gesehen).
Wenn Du zum Beispiel ein schweres Brett hast, das genau symmetrisch über einem Wagen mit 4 Rädern befestigt ist, spielt es für die Gewichtsverteilung keine Rolle, ob das Brett nun vorne und hinten durch eine (unendlich leichte) Verbindung mit dem Wagen verbunden ist, oder nur vorne durch eine (unendlich leichte) Verbindung mit dem Wagen verbunden ist, es drückt immer gleichviel Gewicht auf Vorder- wie Hinterräder.
Mach folgendes Experiment:
Nimm einen Stuhl und eine Personen- waage. Stelle die Personenwaage auf ein Bett oder sonst was, so dass sich die Waagschale und der Stuhl auf gleicher Höhe befinden (so wird sichergestellt, dass die Kräfte fast nur vertikal wirken, sonst wird es kompliziert). Setz Dich auf den Stuhl, ohne die Lehne zu berühren und halte Deine Beine ausgestreckt auf die Waageschale der Waage. Achte auf den Wert, der die Waage anzeigt. Jetzt gib mehr Gewicht auf die Waage (auf die Füsse, ohne Deinen Schwerpunkt zu ändern bzw ohne Dich zu bewegen (Du spannst nur die Muskeln um den Fuss stärker auf die Waage zu drücken.
Was stellst Du fest? Genau, Du schaffst es nicht, relevant mehr Gewicht auf die Füsse zu verlagern, da Dein Schwerpunkt seine Lage nicht ändert. Falls Du Dich aber mit den Armen irgendwo abstützen würdest, könntest Du mehr Gewicht auf dei Füsse geben, aber zu Lasten des Gewichts auf den Armen. Die Gewichsverteilung ist aber immer dieselbe, sie ist nur vom Schwerpunkt abhängig.
Mir ist klar, dass beim Bike noch andere, nicht statische Kräfte wirken, wenn die Beine in Bewegung geraten, aber ich bewege beim Treten meinen Schwerpunkt nur sehr, sehr wenig, denn das kostet auch Kraft.
Bei Klickpedalen kannst Du auch an einem Bein am Pedal ziehen und am andern stossen, das geht ohne Gewichtsverlagerung zwischen Lenker und Sattel und trotzdem wippt das Bike wegen dem Kettenzug.
Bei welchem Bike hast Du beobachtet, dass der Hinterbau bei "reinem" Kettenzug ausfedert?
Gruss
Dani

 

[THREE60]

Hallo Forrest,

nochmals: entscheidend ist die Kinematik des Hinterbaus. Die ergibt die lage des virtuellen Drehpunkts. Jede Translation kann als Kreisbewegung um einen Punkt dargestellt werden. Dieser Punkt ist der virtuelle Drehpunkt. Den virtuellen Drehpunkt ermittelt man zeichnerisch aus dem Schnittpunkt der Senkrechten des Geschwindigkeitsvektors. Beispiel: Für nen 4-Gelenker wie Specialzed ne gerade durch beide Gelenke des Wippe und eine Gerade durch beide Gelenke der Kettenstrebe. Der schnittpunkt ist der virtuelle drehpunkt.
Liegt der virtuelle Drehpunkt unter der oberen Kettenlinie (damit wird die Kraft übertragen), federt das Teil aus. Umgekehrt federt das Teil ein. Liegt der Drehpunkt auf der Kettenlinie gibts ne Antriebsneutrale Kinematik.
Man kann sich einfach vorstellen, dass vom virtuellen Drehpunkt ein Stab bis zur HR-Achse geht. Entsprechend dem oberen Teil der Kette ist dort ein Seil befestigt, also mit einem hebel entsprechend dem Abstand des gewählten Ritzels. Nun zieht man an dem Seil in Richtung der Kettenlinie zum Tretlager hin.


Irgendwie verständlich? Ansonsten ruhig fragen.

 

[Dani]

Original geschrieben von THREE60
Hallo Forrest,

Liegt der virtuelle Drehpunkt unter der oberen Kettenlinie (damit wird die Kraft übertragen), federt das Teil aus. Umgekehrt federt das Teil ein.

Hallo THREE 60

Deine Erklärung ist gut, nur ist die Reaktion des Hinterbaus umgekehrt: Beim virtuellen Drehpunkt, der vorne unter der (oberen) Kettenlienie liegt, federt der Hinterbau EIN unter Kettenzug. (er bewegt sich nach oben, die Kettenlinie ist ja oberhalb des Drehpunkts, somit hat die momentane Bewegungsrichtung des Hinterbaus beim Einfedern eine Komponente nach vorn und eine Komponente nach oben)

Gruss
Dani

 

[THREE60]

Was fürn Lapsus ist mir denn da unterlaufen?!

 

[Dani]

Kann jedem passieren
Gruss
Dani

 

[tafkars]

Jezz möchte ich auch mitmachen..das Thema ist sehr interessant

Dämpferbewegung durch Schwerpunktsverlagerung: Ja, das kann jeder zuhause nachprüfen
Dämpferbewegung durchs Pedalieren: meiner Erfahrung nach auch, und zwar je nach Lage des Schwingendrehpunkts in Relation zum Durchlauf des oberen Kettenstranges wie durch dani beschrieben entweder einfedern oder ausfedern. Grund: Krafteinleitung über die Zeit ist nicht konstant, führt also zum "Wippen". Dieses "Wippen" dürfte nicht auftreten, wenn der Durchlauf des oberen Kettenstranges (= eine Gerade durch den oberen Kettenstrang?!) und der Schwingendrehpungt auf gleicher Höhe liegen...?!??

Bei idealem runden Tritt (den hat leider fast niemand) dürfte es auch keine Dämpferbewegung geben!!! da die Krafteinleitung zeitlich konstant ist...

ich fahr mal eben auf meim' fully...

 

[Mario-Trial]

Also ich hab nich viel Plan von Physik, bin aber Mathe LK und irgendwie find ich es total undurchsichtig, wenn ihr so viel Text schreibt.

Drückt euch doch mal mit Variablen aus, dann ist das alles evtl. etwas durchsichtiger...

Vielleicht liegts auch an mir, weiß ich ja nich...

 

[Gerrit]

Original geschrieben von DJ_DisTurB
Also ich hab nich viel Plan von Physik, bin aber Mathe LK und irgendwie find ich es total undurchsichtig, wenn ihr so viel Text schreibt.

Drückt euch doch mal mit Variablen aus, dann ist das alles evtl. etwas durchsichtiger...

Vielleicht liegts auch an mir, weiß ich ja nich...

Ich denke, bislang haben alle ganz gut verstanden, was gesagt wurde.
Aber du kannst ja gern mal anfangen, 'n paar tolle DGLs in Sachen Fahrradynamik aufzustellen, so für dich, damit du es besser verstehst
Aber das Thema sollen sich auch welche für die Promotion ausgesucht haben, wird so ganz easy nicht sein

Viel Spaß im LK

Im Übrigen finde ich diesen Thread sehr lesenswert und lehrreich. Wie lange bin ich schon am Grübeln, ob und wieviel Power mir mein "weicher" Brodie Rahmen raubt

gerrit (der mitten im Studium steckt und sich jeden Happen Mathe erkämpfen muss )

 

[NoWay]

Wenn ihr euch von euren lustigen Schwerpunktsverlagerungs-Theorien mal kurz losreissen könnt , hier gibt's eine Masse Infos zum Thema.
Oder auch hier etwas reduzierter.

Man muss nicht mit allem dort übereinstimmen, aber einige Grundlagen werden dort gut erklärt, zum Beispiel wie der Virtuelle Drehpunkt tatsächlich errechnet wird.

Gruss
N

 

[THREE60]

was fürn viewer bzw. IE plugin brauche ich für die ltx-Zeichnungen?

Original geschrieben von NoWay
Wenn ihr euch von euren lustigen Schwerpunktsverlagerungs-Theorien mal kurz losreissen könnt , N

allerdings

[
hier gibt's eine Masse Infos zum Thema.
Oder auch hier etwas reduzierter.

Man muss nicht mit allem dort übereinstimmen, aber einige Grundlagen werden dort gut erklärt, zum Beispiel wie der Virtuelle Drehpunkt tatsächlich errechnet wird.
N [/B]

Der wird im zweiten Link allerdings zeichnerisch ermittelt.

 

[zehnerritzel]

Die Energie, die die Feder bei der Rückstellung freigibt, wird natürlich nicht in Vortrieb umgesetzt. Davon kann man sich ganz einfach überzeugen: man drückt fest auf den Sattel damit das Fully eintaucht und lässt wieder gehen - das Rad wird kein Zentimeter wegrollen! Man kann sich auch bei geringer Geschwindigkeit auf die Pedale stellen und ohne zu treten kräftig wippen, das Rad wird davon nicht schneller. Bei diesem Versuch wird man jedoch feststellen, dass das wippen wenig Kraft kostet. Seilhüpfen mit gleicher Frequenz und Höhe ist wesentlich schwerer. Daraus folgt, dass die Energie, die die Feder wieder freigibt, zwar keinen Vortrieb bringt, aber das wippen unterstützt, wodurch dieses ohne "Energieverlust" ist. Nur die Energie für die Dämpfung der Feder geht dem Vortrieb verloren. Diese direkt zu berechnen ist nicht ganz einfach, aber mit der folgenden Überlegung kann man wenigstens die Grössenordnung abschätzen: Wenn der Dämpfer überhaupt etwas bewirken soll, muss die Dämpfungskraft bei mittlerer Geschwindigkeit etwa genau so gross sein wie die Federkraft. Wäre sie deutlich geringer, könnte der Dämpfer die Feder kaum bremsen, wäre sie deutlich grösser, könnte das Federbein keinen Stoss mehr absorbieren. Mit dieser Annahme berechnet man nun einfach die Energie, die man aufwendet, um die Feder zu stauchen und die diese wieder freigibt, um den Fahrer anzuheben. Aufgrund des erläuterten Kräftegleichgewichts Feder/Dämpfer wird nun die Verlusternergie im Dämpfer gleich gross sein.

mit Kraft(f) = Masse(m) * Beschleunigung(a), Energie(e) = Kraft(f) * Weg(w) und Leistung(p) = Energie(e)/Zeit(t) folgt: p = m*a*w/t
m = 70kg (das Fahrrad macht nicht die ganze Wippbewegung mit, also habe ich einfach mein Körpergewicht aufgerundet)
Erdbeschleunigung a = 9,8m/ss
w = 0,02m (2 Zentimeter Wippbewegung)
t = 1s
damit ist P = 13,7Watt

Das deckt sich ungefähr mit der ursprünglichen Berechnung über die Federkraft. Das soll nicht heissen, dass diese Berechnung falsch ist, ich wollte es mit einem anderen Ansatz verifizieren. Die Leistung kann in Wirklichkeit noch höher sein, bei 60 Pedalumrehungen pro Minute (t = 0,5s) ergeben sich schon rund 27 Watt, bei 3 Zentimeter wippen 40 Watt. Diese Leistung ist nicht unerheblich und kommt bereits in den Bereich des Rollwiderstands bei 20km/h.

Man könnte nun annehmen, dass sich die Verluste im Dämpfer durch Reduzierung der Dämpfung verringern lassen, doch mit geringerer Dämpfungskraft nimmt der Wippweg zu und gleicht die reduzierte Kraft wieder aus.

 

[Walpurgis]

Hi,

[...]die Energie, die die Feder wieder freigibt, zwar keinen Vortrieb bringt, aber das wippen unterstützt, wodurch dieses ohne "Energieverlust" ist. Nur die Energie für die Dämpfung der Feder geht dem Vortrieb verloren.

Endlich einer, der das kapiert hat. Aber deine Annahme für die Dämpferkraft find ich a bissl abenteuerlich. Bei Rollen in der Ebene z.B. hast du das gesamte Fahrergewicht als Federkraft und garkeine Dämpferkraft. Ich finde einen Ansatz für die Dämpferkraft, in dem die Dämpfer-"konstante" und die Einfederungsgeschwindigkeit nicht auftaucht nicht arg sinnvoll.

Die Dämpferkraft wäre für einen Fahrer, der doppelt soviel wie der aus deinem Beispiel wiegt und denselben Bewegungsvorgang (gleiche Amplitude in gleicher Zeit) ausführt gleichgroß, da die Dämpferkraft nur von der Geschwindigkeit abhängt. Wieviel zur selben Zeit die parallel geschaltete Feder trägt, ist egal.

 

[tafkars]

hab grad beim überfliegen irgendwo gelesen, dass die energie, die in das "wippen" der feder gesteckt würde, nicht zurüchgewonnen werden könnte und für den vortrieb des fahrers verloren wäre...
das bezweifele ich!
annahme: ich bringe die hinterbau-federung, wodurch auch immer, egal ob jezz kettenzug oder schwerpunktsverlagerung, in bewegung.
der hinterbau federt etwas ein, die energie wird in der feder als pot. energie gespeichert. die feder gibt diese energie (zum teil, wegen dämpfung...blablabla) wieder zurück, der hinterbau federt aus. dies aber bewirkt, dass ich, der fahrer, ebenfalls ein stück emporgehoben werde, ich gewinne also pot. energie, und zwar im idealfalle (keine dämpfung) genausoviel, wie ich vorher in die feder gesteckt habe!
mit dieser zurückgewonnen pot.energie kann ich mich beim nächsten tritt "in-die-pedale-fallenlassen"...--> das rad wird vorwärtsgetrieben!!!
meine annahme deshalb: bei konstanter trittfrequenz kann ich diese energie stets wieder aufnehmen und in vortrieb ummünzen

anders siehts im beschleunigungstritt mit ansteigender trittfrequenz aus: dort kann ich u.U. die energie wegen anderer frequenz nicht mehr (oder nur zum teil??) aufnehmen.

dies alles gilt natürlich nur für dämpfung = 0 !

und noch was: was ist beim ungefederten rad? auch dort kommt es zu zum teil elastischen, zum teil nicht-elastischen verformungen (rahmen und gabel werden ausgelenkt, die reifen verformen sich etc)

meine frage deshalb: wo ist der unterschied zwischen gefedertem und ungefedertem radl bei diesen erengiebetragsmäßigen betrachtungen??

 

[Walpurgis]

Stimmt auch genau. Das Federn (Wippen) "schluckt" keine Energie, nur die Dämpfung, die das Wippen in Grenzen hält. Dämpfung gibt´s natürlich auch bei einem gefederten Rad ohne Dämpfer an allen Stellen an denen Reibung auftritt. Selbst das (bei einem wippenden Rad eventuell größere) Reiben zwischen Hose und Sattel, Verformungen des Sattels usw.

Ein gefedertes Fahrrad, das absolut keine Dämpfung hätte, wäre energiemäßig gleich wie ein starres Rad. Nur würde es wahrscheinlich irgendwann vom Boden abheben.

 

[Dani]

@Tafkars:
Deine Überlegung ist nicht richtig. Du kannst Dich nicht einfach mit Deinem Gewicht in die Pedalen fallen lassen. Dazu brauchst Du genau gleich viel Energie, ob jetzt der Hinterbau mehr oder weniger ausgefedert ist, die Muskeln musst Du so oder so aktivieren, um die Drehbewegung der Pedalen "in Schwung zu halten". Beim Ausfedern ändert sich ja die Lage Deiner Beine im Verhältnis zu Deinem Hintern bzw Schwerpunkt nicht, Du wirst als Ganzes emporgehoben und diese Energie wird nur wieder benutzt, wie ich vor mehreren Threads geschrieben habe, um die Feder wieder über des Sagpunkt zu komprimieren (falls die Dämpfung nicht sehr, sehr gross ist).

@ Zehnerritzel:

Das hättest Du auch einfacher haben können: Wieviel potentielle Energie verlierst Du, (welche dann bei Null Druckstufendämpfung als zusätzliche Federenergie in der Feder gespeichert ist) wenn Du Deinen Schwerpunkt um 2 cm absenkst?

Delta E = m*G* Delta H
= 70 kg * 9.81 m/(s*s) * 0.02m
= 13.7 Wattsekunden
Das einmal in der Sekunde und schon hast einen maximalen Leistungsverlust von 13.7 Watt, das allerdings bei einer riesengrossen Dämpfung, die jegliche Federenergie in Wärme umwandelt, was in der Praxis nicht der Fall ist (der Dämpfer federt über den Sagpunkt aus nach der Komprimierung).
Gruss
Dani

 

[tafkars]

Original geschrieben von Dani
@Tafkars:
Deine Überlegung ist nicht richtig. Du kannst Dich nicht einfach mit Deinem Gewicht in die Pedalen fallen lassen. Dazu brauchst Du genau gleich viel Energie, ob jetzt der Hinterbau mehr oder weniger ausgefedert ist, die Muskeln musst Du so oder so aktivieren, um die Drehbewegung der Pedalen "in Schwung zu halten". Beim Ausfedern ändert sich ja die Lage Deiner Beine im Verhältnis zu Deinem Hintern bzw Schwerpunkt nicht, Du wirst als Ganzes emporgehoben und diese Energie wird nur wieder benutzt, wie ich vor mehreren Threads geschrieben habe, um die Feder wieder über des Sagpunkt zu komprimieren (falls die Dämpfung nicht sehr, sehr gross ist).

wo geht dann die pot.energie hin???
was ich meine, ist das:
bei einem konstanten wippen ohne dämpfung geht keine energie verloren. Vielleicht hatte ich ja irgendwas falsch verstanden, aber für mich klang es so, als ob die feder (nicht der dämpfer) dem radler bei jeder kompression energie aus den beinen saugt...

irgendwie so....

 

[Gerrit]

Original geschrieben von tafkars


wo geht dann die pot.energie hin???
was ich meine, ist das:
bei einem konstanten wippen ohne dämpfung geht keine energie verloren.

Nein, verloren geht Energie nie. Sie wird nur in Wärme umgewandelt

WENN das bike beim Antritt wegsackt, wird Tretenergie zuerst in der komprimierten Feder gespeichert, soweit sind wir uns ja alle einig.
Kommt es wieder hoch, bringt das rein gar nichts, weil du zwar an potentieller Energie gewinnst, aber keine potentielle Energie reingesteckt hast (oder verlierst du in Bezug auf dein BIKE an Höhe??).

gerrit

 

[tafkars]

Original geschrieben von Gerrit


...weil du zwar an potentieller Energie gewinnst, aber keine potentielle Energie reingesteckt hast

cool! da hätte ich ja ein perpetuum mobilè
statt ständig energie zu verlieren, würde ich ständig welche gewinnen!

nimms mir nich übel, wenn ich dein zitat a bisserl aus'm zusammenhang gerissen hab!

nochmal g a n z l a n g s a m :
ohne dämpfung is das wippen schoiss-egal, ich verliere keine energie. natürlich gewinne ich auch keine. das quentchen an energie, das ich beim losstampfen in die feder stecke, kriege ich zurück, stecke es beim nächsten stampfen wieder in die feder, usw. was ich da habe, ist eine hübsche schwingung! und dabei geht meinem vortrieb nichts, aber auch gar nichts an energie verlustig...
allein die dämpfung saugt mir die körner ausser wade...

lasst uns um die dämpfung kümmern und die größen abschätzen!!!

 

[Dani]

Die potentielle Energie, welche nach dem ersten Ausfedern "übrigbleibt" (also soviel, wie das Bike über den Sagpunkt ausfedert), wird wieder dazu verwendet, den Dämpfer ohne Deine Trethilfe einzufedern, das hatten wir ja schon.
Es gibt also ein Übergang von potentieller Energie in Federenergie, der ohne Dämpfung keinen Energieverlust mit sich bringt, da bin ich mit Dir einig.
Zuerst brauchst Du aber einmal Energie, um die Feder zu komprimieren, (das erste Mal, wenn Du trittst, ohne Energie lässt sich die Feder nicht komprimieren.
Beispiel, der Fahrer hat eine Gewichtskraft Fg von 1000 N, der Dämpfer mit Feder der Rate D = 50000 N/m sei 1 zu 1 angelenkt.
Die Energie, die in der Feder steckt ist
Ef = 1/2 * D*y^2, y ist die Strecke, um welche die Feder komprimiert ist.
Im Sag ist y = Fg/D = 0.02 m, die feder ist 2 cm vorgespannt.
wird die Feder um weitere 2 cm gespannt durch einmaliges Treten ins Pedal gilt:
Ef(tritt) = 1/2 * D * y^2 mit y = 0.04m,
Ef(tritt) = 40 Nm
davon müssen wir die Federenergie im Sag abziehen, welche wir mit y = 2 zu
Ef (Sag) = 10 Nm berechnen.
In der Feder steckt also 30Nm mehr Energie, wenn wir sie aus dem Sag um weitere 2 cm komprimieren.
Die potentielle Energie nimmt dabei um
Delta E(pot) = Fg * Delta h = 1000 N * 0.02m ab = 20Nm (Höhenänderung Delta h)
Wir haben also 20Nm an potentieller Energie verloren, 30Nm an Federenergie gewonnen und mussten also 10 Nm Energie hineinstecken, um die Feder soweit zu komprimieren.
(Mein Ansatz vorher mit dem Verlust der potentiellen Energie war übrigens falsch, ich hatte die Federenergie vergessen mit einzubeziehen...)
Ob jetzt diese Energie durch Dämpfung irgendwann verloren geht oder aber einfach in der Schwingung weiterlebt, für den Vortrieb ist sie verloren.
Gruss
Dani
P.S. Das setzt aber voraus, dass der Fahrer beim erstenmal in die Pedalen treten die Feder schon um 2 cm weiter spannen kann.

 

[Gerrit]

Original geschrieben von tafkars

Original geschrieben von Gerrit



cool! da hätte ich ja ein perpetuum mobilè
statt ständig energie zu verlieren, würde ich ständig welche gewinnen!

nimms mir nich übel, wenn ich dein zitat a bisserl aus'm zusammenhang gerissen hab!

...naja, ich weiß nicht, wie DU radelst, aber ich verwende dazu eher Muskelkraft / -energie als irgendwo hochzuklettern, an potentieller Energie zu gewinnen und mich dann aufs Pedal fallen zu lassen.
Potentielle Energie: m*g*h

Du willst aber (denke ich zumindest) vorwärts kommen und an kinetischer Energie gewinnen. So, und nu erzähl mir mal wie du 1. mit nem ungedämpften bike fahren willst und 2. wie du deine in Bezug auf den Erdboden "gewonnene" Energie jemals wiederbekommen willst.

gerrit

 

[tafkars]

Original geschrieben von Gerrit



Du willst aber (denke ich zumindest) vorwärts kommen und an kinetischer Energie gewinnen. So, und nu erzähl mir mal wie du 1. mit nem ungedämpften bike fahren willst und 2. wie du deine in Bezug auf den Erdboden "gewonnene" Energie jemals wiederbekommen willst.

gerrit

1) kein Problem, geht aber nur, solange trittfrequenz konstant ist! sonst überlagern sich die schwingungen , verstärken sich teileweise, löschen sich teilweise aus, jedenfalls entsteht ein herrliches schwingungschaos. ist deshalb nicht praxisnah, also vergessen wirs bitte!
ich wollte doch nur klarstellen, dass nicht die feder, sondern nur die dämpfung uns die energie "raubt". die meisten hier scheinen es ja bereits verstanden zu haben...
2)pot. energie (wie auch immer ich sie gewonnen habe) kann ich nicht in vorwärtsbewegung umwandeln, solange die beiden richtungsvektoren (das "runter-fallen-lassen" und das "nach-vorne-fahren") senkrecht aufeinander stehen. insofern geben ich dir recht...
aber: ich kann mich so "runter-fallen-lassen" (zugegeben, der ausdruck is a bisserl plump und suggeriert eher einen von benders jah-drops als ein gemütliches dahinpedalieren ), dass ich meine pot.energie über jeweils ein pedal so in den antrieb leite, dass das radl vorwärtsgetrieben wird! (zur veranschaulichung:
du lässt einen backstein aus 10cm höhe auf den sattel deines rades fallen. abgesehen von einem kratzer im sattelleder wird nichts passieren. dann lässt du den backstein aus 10cm höhe auf das pedal des senkrecht nach vorne stehenden kurbelarms fallen --> das rad wird beschleunigt werden!)

 

[tafkars]

hab gra ein wenig in meinen physik-wälzern geschmökert, um mich beim thema dämpfung schlau zu machen:
kritische dämpfung: aperiodischer abfall der schwingung, d.h., unsere feder würde ausgelenkt, zurückschwingen und dabei so stark gedämpft, dass sie den sag-punkt nicht mehr durchläuft, sondern gerade eben erreicht. in diesem falle wäre die durch dämpfung "verlorene" energie = der energie, die wir zum auslenken der feder gebarucht haben...wenn wir nun beim nächsten tritt die feder wieder um den gleichen betrag auslenken, dies wieder gedämpft wird usw., wäre der ansatz von "kurbelrechts" imho richtig.
eine solche dämpfung wäre aber viel zu stark eingestellt!!!

erinnern wir uns, wie wir die zugstufe unserer dämpfung optimal eingestellt haben: wir fahren im sitzen einen bordstein runter und schauen, wie lange der hinterbau danach nachschwingt. er sollte einmal einfedern, ausfedern, nochmal etwas einfedern, und dann wieder ausfedern und zur ruhe kommen. (so sagt es der fahrradhändler, das handbook der dämpferhersteller und der nette mann von nebenan...fragt mich nicht wieso man die dämpfung so einstellen sollte, jedenfalls hat es sich in der praxis bewährt)
bei einer kritischen dämpfung würde der hinterbau genau einmal einfedern, ausfedern und zur ruhe kommen.

ich sage deshalb: der "energieverlust" durch die zugstufendämpfung ist geringer als bei der kritischen dämpfung, die "kurbelrechts" als worst case angenommen hatte.
um wieviel geringer? uiuiui, das sieht nach rechnerei aus...

und um die druckstufe hab ich mich jetzt auch nich gekümmert

 

[heggen]

schoene diskussion hier,

ich versuch auch mal was zu sagen und zwar zum thema "warum kostet das einfedern keine energie" sondern nur die dabei stattfindende daempfung?
die energie ergibt sich als integral ueber die kraft entlang des zurueckgelegten weges denn da scheint verwirrung zu herrschen (die sich sicher noch vergrössern laesst ).
beim einfedern tritt der federteil mit -c*x im integral auf, da er der kraft entgegenwirkt, die auf die feder ausgeuebt wird. beim ausfedern dagegen mit +c*x. deswegen ist der gesamtbeitrag der federung zur energiebilanz 0. der energieverlust wird durch die daempfung -d*dx/dt erzeugt. d.h. es spielt eine rolle wie schnell ihr einfedert (walpurgis hat das sehr frueh schon mal bemerkt). dabei wird angenommen, dass die ganze daemfung viskoser natur ist, also keine newton'sche reibung auftritt (sonst gibt's eine nichtlineare differentialgleichung die nicht mehr analytisch loesbar ist. bei den angenommenen 1 Hz ist die daempfung sicher viskos also nicht schneller treten ). ich hoffe das macht bis hierher sinn und ich habe nichts erklaert, was eh schon jedem klar war.
eine konsequenz daraus waere, die daempfungskonstante d so klein wie moeglich zu halten. das ist natuerlich spaetestens beim naechsten drop quatsch, also gilt es x beim treten so klein wie moeglich zu halten und da kommt wer auch auf der geraden und bergauf schnell sein will am viergelenker nicht vorbei oder behilft sich mit irgendwelchen abenteuerlichen lockout-konstruktionen (auch wenn keiner weis, wo die energie dann hingeht).
liebe gruesse
heggen