Rollwiderstandsrechner
Berechnen Sie Rollwiderstandskraft und verwandte Parameter für Objekte auf verschiedenen Oberflächen
Rollwiderstand ist die Kraft, die der Bewegung eines rollenden Objekts, wie einem Rad oder Ball, auf einer Oberfläche entgegenwirkt. Er entsteht durch:
- Verformung des rollenden Objekts
- Verformung der Oberfläche
- Oberflächenadhäsion
- Mikrogleiten zwischen den Oberflächen
Das Verständnis des Rollwiderstands ist entscheidend für die Fahrzeugkonstruktion, Transporteffizienz und Energieverbrauchsberechnungen.
Oberflächeneigenschaften
- Oberflächenmaterial und -textur
- Oberflächenhärte und -elastizität
- Oberflächenzustand (nass, trocken, Temperatur)
Objekteigenschaften
- Gewicht und Massenverteilung
- Materialeigenschaften
- Geometrie und Abmessungen
Betriebsbedingungen
- Bewegungsgeschwindigkeit
- Temperatur
- Lastbedingungen
Rollwiderstandskraft
F_r = C_rr × N
Wobei:
- F_r = Rollwiderstandskraft
- C_rr = Rollwiderstandskoeffizient
- N = Normalkraft
Normalkraft
N = mg × cos(θ)
Wobei:
- m = Masse des Objekts
- g = Erdbeschleunigung
- θ = Steigungswinkel
Leistungsverlust
P = F_r × v
Wobei:
- P = Leistungsverlust
- F_r = Rollwiderstandskraft
- v = Geschwindigkeit
Beispiel 1: Auto auf Beton
- Fahrzeugmasse: 1500 kg
- Oberfläche: Beton (C_rr = 0,013)
- Geschwindigkeit: 20 m/s
- Rollwiderstand: 191,3 N
- Leistungsverlust: 3,83 kW
Beispiel 2: Fahrrad auf Kies
- Gesamtmasse: 85 kg
- Oberfläche: Kies (C_rr = 0,02)
- Geschwindigkeit: 5 m/s
- Rollwiderstand: 16,7 N
- Leistungsverlust: 83,5 W
Wie beeinflusst der Rollwiderstand die Kraftstoffeffizienz?
Der Rollwiderstand wirkt sich direkt auf den Kraftstoffverbrauch aus, da zusätzliche Energie benötigt wird, um ihn zu überwinden. Geringerer Rollwiderstand bedeutet bessere Kraftstoffeffizienz.
Warum haben verschiedene Oberflächen unterschiedliche Koeffizienten?
Oberflächenkoeffizienten variieren aufgrund von Materialeigenschaften, Textur und Härte. Härtere, glattere Oberflächen haben in der Regel niedrigere Rollwiderstandskoeffizienten.
Wie kann der Rollwiderstand reduziert werden?
Der Rollwiderstand kann durch die Verwendung härterer Materialien, die Aufrechterhaltung des richtigen Reifendrucks, die Wahl glatterer Oberflächen und die Optimierung des Raddesigns reduziert werden.