Gratis Rückwärtsfahren dank Reibungskräfte?

[Christian M. (Gast)]

Hallo Foraner!

Ein Fahrzeug Beschleunigt mit
a = ( Zugkraft [N] - Reibungskräfte [N] ) / m [kg]
daraus folgt dass wenn keine Zugkraft vorhanden ist, rollt das Fahrzeug 
(gratis) rückwärts!

Kann ja nicht sein, passiert bei mir aber in einem Loksimulator! Also 
muss in der Formel ein Fehler sein. Also habe ich weiter überlegt und 
gedacht, mann kann einfach a=0 nehmen wenn a<0 ist. Geht aber nicht, 
sonst verzögert das Fahrzeug im Lauf nicht ohne Antrieb. Ausserdem würde 
dann die Berechnung mit Gefälle/Steigung falsch rauskommen!

Momentan habe ich einen riesen Knoten im Hirn. Wer hilft mir ihn zu 
öffnen?

Danke und

Gruss Chregu

[Mike B. (mike_b97)]

Die Reibungskräfte sind abhängig von der Geschwindigkeit.

Steht der Zug wirken weder Zugkraft=0 noch Reibungskraft.
Ist der Zug in Bewegung, die Lok aber qusai im Freilauf (Zugkraft=0) 
vermindert die Reibungskraft die kinetische Energie bis der Zug die 
Geschwindigkeit 0 erreicht.

Also musst du in deinem Simulator die kinetische Energie (Stichwort 
Trägheit) berücksichtigen.

[Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)]

Reibungsverluste !

[Mike B. (mike_b97)]

Mike B. schrieb:
> Die Reibungskräfte sind abhängig von der Geschwindigkeit.

i.S.v. v=0 -> F=0

[A. S. (Gast)]

Und ändern das Vorzeichen. Wirken immer der Bewegung entgegengesetzt.

[Christian M. (Gast)]

Mike B. schrieb:
> v=0 -> F=0

Ja, das ist mir (mathematisch) auch irgendwie klar. Aber im Stillstand 
hat ein Fahrzeug auch eine Haltekraft. Ich habe die Kurve Fig. 3.4, 
Seite 9 aus 
https://documents.epfl.ch/groups/t/tr/traction/www/documents/ZusammET.pdf 
genau übernommen. Und mit expolieren zu v=0 komme ich nun mal auf F>0.
Wo wird es dann 0, unter 1km/h, unter 0.001km/h? Versteht Ihr was ich 
meine?

Gruss Chregu

[Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)]

v = Null ==> Haftreibung statt Gleit- oder Rollreibung!

Haftreibung >> Reibung.

[A. S. (Gast)]

Die Kraft (reibe und haft) ist immer der treibenden Kraft oder Bewegung 
entgegengesetzt.

Ohne Bewegung und ohne wirkende Kraft ist auch Reibekraft und Haftkraft 
0.

Die Haftkraft wirkt erst, wenn eine andere Kraft auf den stehenden 
Körper einwirkt, und immer entgegengesetzt.

Die Haftkraft ist also nicht F*u, sondern 0...F*U.

[Christian M. (Gast)]

Ja, das ist mir alles klar, aber wie setze ich das programmiertechnisch 
um?
Also doch:

Gesamtkraft = Zugkraft - Reibungskräfte
If Gesamtkraft < 0 Then
  Gesamtkraft = 0
EndIf

Also erst, wenn die Zugkraft die Reibungskräfte übersteigt, wird die 
Differenz der Beiden in die Beschleunigung gesetzt.

Aber das geht ja auch nicht, wenn der Zug nun fährt, wird er ja nicht 
verzögert... Ich wüsste nicht mal, wie ich das in ein Diagramm 
einzeichne...

Gruss Chregu

PS: Ich weiss nicht, warum meine Frage wieder Minuspunkte gibt!

[Joe G. (feinmechaniker)]

Man macht sicherlich nicht falsch, wenn man einfach korrekt das 
Kräftegleichgewicht ALLER beteiligten Kräfte aufschreibt und dann nach 
den gesuchten Größen auflöst ;-)

[A. S. (Gast)]

Zuerst alle anderen Kräfte aufsummieren zu einem F

Aus dem Stillstand (v=0): WENN F >Fhaft DANN a=(F-Freib)/m

Und immer: v+=a*dt.
Die Formel gilt für die komplette Bewegung, bis v=0. Wenn F=0 ist 
(ausrollen) bremst halt nur die Reibekraft.

[Clemens S. (zoggl)]

Christian M. schrieb:
> a = ( Zugkraft [N] - Reibungskräfte [N] ) / m [kg]

Christian M. schrieb:
> PS: Ich weiss nicht, warum meine Frage wieder Minuspunkte gibt!

weil du rummtrollst? -

Christian M. schrieb:
> Kann ja nicht sein, passiert bei mir aber in einem Loksimulator

wer denkt auch gerade an Jan Böhmermann bei Schwiegertochter gesucht??

Christian M. schrieb:
> Aber das geht ja auch nicht, wenn der Zug nun fährt, wird er ja nicht
> verzögert... Ich wüsste nicht mal, wie ich das in ein Diagramm
> einzeichne...

Wirklich?!? du kannst dir nicht vorstellen, dass ein Auto stehen bleibt, 
wenn man auskuppelt, weil es ausrollt?

vergiss den fall nicht, dass du mit dem Motor Bremst.

Pseudoprogramm:

IF v<>0 OR abs(Antriebskraft) > abs(Reibungskraft)
{
a = (Antriebskraft - Reibungskraft) / Masse
}
ELSE
{
a=0
}


sg

[U. B. (Gast)]

> Gratis Rückwärtsfahren dank Reibungskräfte?

Ja, ist ja schon vom Tandem-Fahrrad bekannt.
Problem: Bergauf-Fahren.

Sagt der/die/das Hintermann/männin usw.:

"Hätte ich nicht gebremst, wären wir sogar rückwärts gefahren!"

(Musste sein.)

[Thorsten M. (pappkamerad)]

Pseudocode:

if v > 0.000001 then
  //Vorwärtsbewegung
  a = ( Zugkraft [N] - F_reib_gleit [N] ) / m [kg]
else
if v < -0.000001 then
  //Rückwärtsfahrt
  a = ( Zugkraft [N] + F_reib_gleit [N] ) / m [kg]
else
  //Stillstand
  DeltaF:= abs(Zugkraft [N]) - F_reib_haft_theor
  if DeltaF < 0 then 
    //keine Beschleunigung
    a = 0
  else
    //Beschleunigung
    a = (sign(Zugkraft)*DeltaF [N] ) / m [kg] //sign() liefert das Vorzeichen zurück
  endif
endif

[A. S. (Gast)]

U. B. schrieb:
> Hätte ich nicht gebremst, wären wir sogar rückwärts gefahren!"

HAb mal ein beladenes Kanu mit so nem Kanu-Wagen einige m gefahren. Also 
ja, eigentlich sollte es dafür ausbalanciert sein, aber wie das so ist, 
am Anfang packen mehrer mit an, am Ende waren wir zu Zweit an einem 
Ende, und ich musste es ziemlich drücken, ... bis ich ihn fragte: Sach 
mal, trägtst Du eigentlich? Er völlig pissed, weil er es sogar mit 
imenser Kraft nach oben hob.

[Christian M. (Gast)]

Mike B. schrieb:
> v=0 -> F=0

Diesen Zustand habe ich eigentlich nie, ausser am Anfang, bei 
Programmstart. In Software habe ich ja einen zeitdiskreten 
Programmablauf, der liegt so zwischen 50ms bis sagen wir 300ms, 
einstellbar zur Erprobung des besten Resultats. So habe ich mir mal 
meine Ueberlegungen aufgezeichnet. Ich habe dann halt ein Zittern im 
Stillstand um den Nullbereich rum.

Und nun, lieber Clemens, wo sind jetzt Deine grossen Sprüche? Wie 
würdest Du denn das Diagramm zeichnen?

Du kannst Dir halt nicht vorstellen, dass andere Leute halt Sachen 
basteln, die Deinen Horizont übersteigen, das sind für Dich Trolle?!

All den Anderen, Danke! Das Problem ist irgendwie, dass der Zug in der 
realen Welt ja wirklich einmal still steht, und dann die Reibungskräfte 
Null sind! Aber in Software kann ich das ja nicht. Oder es gibt eine 
andere Lösung in höherer Mathematik...

Gruss Chregu

[Joe G. (feinmechaniker)]

Christian M. schrieb:
> Oder es gibt eine
> andere Lösung in höherer Mathematik...

Aber sicher, so wie ich es in meinen Gleichungen beschrieben habe. Ist 
die Geschwindigkeit null, so ist auch die Haftreibung null. Ich würde 
dafür die Signumfunktion benutzen.

[Clemens S. (zoggl)]

Christian M. schrieb:
> Du kannst Dir halt nicht vorstellen, dass andere Leute halt Sachen
> basteln, die Deinen Horizont übersteigen, das sind für Dich Trolle?!

nein, wenn jemand aber die frage stellt, ob ein Zug rückwärts fährt, 
wenn man ihn bremst, ist entweder dämlich oder will trollen.

aber die frage hast du ja bereits beantwortet.

Christian M. schrieb:
> Und nun, lieber Clemens, wo sind jetzt Deine grossen Sprüche? Wie
> würdest Du denn das Diagramm zeichnen?

du hast die Aufgabenstellung von einer simplen Gleichung auf ein zeit 
diskretes Programmierproblem geändert.

Christian M. schrieb:
> Oder es gibt eine
> andere Lösung in höherer Mathematik...

nein, die Lösung liegt in einer ordentlichen Software und einfache 
Mathematik.

IF Vorzeichen(V alt ) <> Vorzeichen (V neu) AND Antriebskraft < 
Reibkraft
V=0
END IF

Damit bremst du den Zug bei Umkehr ab.

sg

[Clemens S. (zoggl)]

Joe G. schrieb:
> Aber sicher, so wie ich es in meinen Gleichungen beschrieben habe. Ist
> die Geschwindigkeit null, so ist auch die Haftreibung null. Ich würde
> dafür die Signumfunktion benutzen.

nein. die Haftreibung bleibt immer mit m * g *µ bestehen. da kommt keine 
geschwindigkeit vor

[Christian M. (Gast)]

Joe G. schrieb:
> wie ich es in meinen Gleichungen beschrieben habe

Ich kann Dir nicht das Wasser reichen!

Gruss Chregu

[Esmu P. (Firma: privat) (max707)]

Christian M. schrieb:

> All den Anderen, Danke! Das Problem ist irgendwie, dass der Zug in der
> realen Welt ja wirklich einmal still steht, und dann die Reibungskräfte
> Null sind!
> Gruss Chregu

Diese Aussage ist leider falsch!

Nur mal so angenommen, der Zug steht auf einer Schiefen Ebene still.
Die Haftreibung hält ihn still.

[Joe G. (feinmechaniker)]

Clemens S. schrieb:
> nein. die Haftreibung bleibt immer mit m * g *µ bestehen. da kommt keine
> geschwindigkeit vor

Nicht ganz, zunächst kommt die Geschwindigkeit nicht expliziert vor, der 
Einheitsvektor der möglichen Bewegung bestimmt jedoch das Vorzeichen der 
Reibung. Wenn sich also das System in positive x-Richtung bewegen 
möchte, so ist die Haftreibung dieser Bewegung entgegengesetzt und 
natürlich auch umgekehrt. Somit bestimmt in der Simulation die 
zukünftige Bewegung (wenn die Kraft die Losreiskraft übersteigt) das 
Vorzeichen der Reibung.

[Mike B. (mike_b97)]

Christian M. schrieb:
> Mike B. schrieb:
>> v=0 -> F=0
>
> Diesen Zustand habe ich eigentlich nie, ausser am Anfang, bei
> Programmstart.

Ist bei dir evtl. die Reibungskraft als antreibende Kraft eingebaut?
Also wenn v=0 dann a=F(reib)/m -> v=a*t ?

Die Reibungskraft darf nur vorhandene, aus anderen Kräften resultierende 
Geschwindigkeiten beeinflussen!
also dv=a*dt mit a=F(reib)/m

also einbauen:
ist v~0 dann (F(reib)=0) und (F(haft)> 0)

[Joe G. (feinmechaniker)]

Christian M. schrieb:
> Ich kann Dir nicht das Wasser reichen!

Die Theorie ist nicht weiter kompliziert, hier [1] ist es relativ gut 
beschrieben.

[1] 
https://opus4.kobv.de/opus4-fhws/frontdoor/index/index/year/2014/docId/44

[Christian M. (Gast)]

Christian M. schrieb:
> dann halt ein Zittern im
> Stillstand um den Nullbereich rum

Habe jetzt mal alles eingegeben, und die Geschwindigkeit und der daraus 
errechnete Weg über 30min. geloggt. Ausgangsbedingungen sind: gerade 
Ebene, keine Bremse/Zugkraft.

Erste Spalte/blaue Kurve ist v[m/s]
Zweite Spalte/rote Kurve ist s[m]

Der Weg läuft halt weg, aber nur (in diesem Beispiel) um 0.2m/30min.

Gruss Chregu