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Physik des Fahrens und technische Lösungen
Einfache Experimente zur Schülermotivierung
Volker Torgau, [email protected]
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Alternativer Ansatz
• Containerrevolution• Malcom P. Mclean• Großbehälter 1956• Ab 1966 internationale
Norm ISO 668• 2005 20 Mio. Container
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Ladevolumen
• 67 m³ • Maße (l; b; h)• 12,19 m; 2,44 m ; 2,6 m
• max 13 Container im Stapel
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Containerbinnenschiff• Rheinschifffahrtsakte 1886• max. 195 m lang• max. 22,8 m breit• 4,5 m Tiefgang• real 470 TEU 235 40 ft
Container
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Open-Top-Containerschiff
• 14 000 TEU ≙ 7000 40 ft-Container
• Binnenschiff 200 Cont.• Güterzug 59 Cont.• LKW 1 Cont.• Lang- LKW 3 TEU
Rechnen Sie selbst!
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Transportwege
• Land
Rolle Scheibe Rad Speichenrad Luftbereifung
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Transportwege
• Land
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Am Anfang war das Rad
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Am Anfang war das Rad
FR = cr · FN
cr = d / R
Rollwiderstandskoeffizient
cR Wälzkörper/Wälzkörperbahn
0,0005–0,001 Kugellager, Kugel und Lager aus gehärtetem Stahl
0,001–0,002 Eisenbahnrad auf Schiene0,015-0,02 Motorradreifen auf Asphalt0,006–0,010 Autoreifen auf Asphalt, Lkw0,011–0,015 Autoreifen auf Asphalt, Pkw0,01–0,02 Autoreifen auf Beton0,020 Autoreifen auf Schotter
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Laufrad
• Karl Drais (1785 – 1851)• Draisine• 3 und 2 rädrig• Höhe abhängig vom
Läufer
• Kreiseleffekt = Balance
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Hochrad
• Pedalantrieb 1860• größeres Rad– geringere Reibung– größere Umfangsgeschwindigkeit– Sturzgefahr
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Hochrad
• Stahlspeichen 1869• Vollgummireifen 1871
• Verbot in einigen Städten
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Niederrad (Sicherheitsrad)
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Kettengetriebe
Drehzahlerhöhung1878
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Diamantrahmen
nahtloses Metallrohr1885 Mannesmann
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Luftbereifung
Dunlop (Schott.)Michelin (Frank.)1888
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Kettenschaltung
• 1930
Kettenblatt Zahnkranz Übersetzung48 14 1 : 3,4248 1648 18 1 : 2,636 1836 21 1 : 1,7136 2428 2428 34 1 : 0,82
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Bremsanlage
• Stempelbremse bis 1970• Trommelbremse• Rücktrittbremse• Felgenbremse• Cantileverbremse• V-Brakes-Bremse• Scheibenbremse
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Lager
• Gleitlager• Wälzlager– Rillenkugellager– Nadellager– Tonnenlager
• ABEC -Zahl
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Kraftfahrzeuge
• Kraftmaschine zur Bereitstellung der Antriebsenergie
FA = FW
FW = FR + FL + FB + FS + FH
R = RollwiderstandL = LuftwiderstandB = BeschleunigungswiderstandS = SteigungswiderstandH = Anhängerwiderstand
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Verbrennungmotor
• Kraftmaschine zur Bereitstellung der Antriebsenergie
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Wärmekraftmaschine
Erläutere den Abschuss von zwei Kugeln nacheinander!
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Wärmekraftmaschine 1.Takt
Ansaugen über Vergaser
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Wärmekraftmaschine 2.Takt
Vorbereitung des Arbeitstaktes (Verdichten)
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Wärmekraftmaschine 3.Takt
Arbeiten (Antrieb aller anderen Takte
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Wärmekraftmaschine 4.Takt
Ausstoßen
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Drehmoment des KFZ
• Geringe Drehzahl großes Drehmoment(Anfahren, Bergfahrt)
• Große Drehzahl kleines Drehmoment(Schnellfahrt)
Abtriebsdrehmonent
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Drehmoment des KFZ
Abtriebsdrehmonent Antriebsdrehmonent
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Drehmoment des KFZ
AbtriebsdrehmonentAntriebsdrehmonent
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Drehmomentwandler
![Page 31: Physik des Fahrens und technische Lösungen Einfache Experimente zur Schülermotivierung Volker Torgau, torgau@dgtb.de](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062622/55204d7049795902118c1147/html5/thumbnails/31.jpg)
Drehzahl-Kraftwandler
![Page 32: Physik des Fahrens und technische Lösungen Einfache Experimente zur Schülermotivierung Volker Torgau, torgau@dgtb.de](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062622/55204d7049795902118c1147/html5/thumbnails/32.jpg)
Mehrstufige Getriebe
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Mehrstufige Getriebe
• Berechnen Sie die Übersetzung!
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Schaltgetriebe
![Page 35: Physik des Fahrens und technische Lösungen Einfache Experimente zur Schülermotivierung Volker Torgau, torgau@dgtb.de](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062622/55204d7049795902118c1147/html5/thumbnails/35.jpg)
Kupplung
![Page 36: Physik des Fahrens und technische Lösungen Einfache Experimente zur Schülermotivierung Volker Torgau, torgau@dgtb.de](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062622/55204d7049795902118c1147/html5/thumbnails/36.jpg)
Kupplung
![Page 37: Physik des Fahrens und technische Lösungen Einfache Experimente zur Schülermotivierung Volker Torgau, torgau@dgtb.de](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062622/55204d7049795902118c1147/html5/thumbnails/37.jpg)
Getriebe 1. Gang
![Page 38: Physik des Fahrens und technische Lösungen Einfache Experimente zur Schülermotivierung Volker Torgau, torgau@dgtb.de](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062622/55204d7049795902118c1147/html5/thumbnails/38.jpg)
Getriebe 1. Gang Kupplung
![Page 39: Physik des Fahrens und technische Lösungen Einfache Experimente zur Schülermotivierung Volker Torgau, torgau@dgtb.de](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062622/55204d7049795902118c1147/html5/thumbnails/39.jpg)
Getriebe Leerlauf
![Page 40: Physik des Fahrens und technische Lösungen Einfache Experimente zur Schülermotivierung Volker Torgau, torgau@dgtb.de](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062622/55204d7049795902118c1147/html5/thumbnails/40.jpg)
Getriebe Leerlauf Kupplung
![Page 41: Physik des Fahrens und technische Lösungen Einfache Experimente zur Schülermotivierung Volker Torgau, torgau@dgtb.de](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062622/55204d7049795902118c1147/html5/thumbnails/41.jpg)
Getriebe 2. Gang
![Page 42: Physik des Fahrens und technische Lösungen Einfache Experimente zur Schülermotivierung Volker Torgau, torgau@dgtb.de](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062622/55204d7049795902118c1147/html5/thumbnails/42.jpg)
Differenzialgetriebe
![Page 43: Physik des Fahrens und technische Lösungen Einfache Experimente zur Schülermotivierung Volker Torgau, torgau@dgtb.de](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062622/55204d7049795902118c1147/html5/thumbnails/43.jpg)
Differenzialgetriebe
![Page 44: Physik des Fahrens und technische Lösungen Einfache Experimente zur Schülermotivierung Volker Torgau, torgau@dgtb.de](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062622/55204d7049795902118c1147/html5/thumbnails/44.jpg)
Differenzialgetriebe
![Page 45: Physik des Fahrens und technische Lösungen Einfache Experimente zur Schülermotivierung Volker Torgau, torgau@dgtb.de](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062622/55204d7049795902118c1147/html5/thumbnails/45.jpg)
Differenzialgetriebe