Physik: kleine Rechnerei soweit im Prinzip korrekt?

Question

Hallo liebe Freunde :)

aus Spaß wollte ich meine neu erworben Physik-Kenntnisse direkt mal ausprobieren und wissen, welche Kraft von mir ausgehend nötig ist um mich und mein Fahrrad zu beschleunigen und in Fahrt zu halten.
Ich würde mich sehr freuen, wenn jemand von euch mal über meine "Rechnerrei" schaut und mich eventuell auf Fehler aufmerksam macht bzw. ob meine Vorgehensweise im Prinzip schon richtig ist oder nicht.

Zu den Daten:

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Fahrrad = 15 kg 
Fahrer = 85 kg

(da auf gerader Ebene)

Gewichtskraft: F_N = 90 kg * 9,81 m/s² = 882,9 N
Reibung: F_R = µ*F_N = 13,25 N

Anfahrt, Beschleunigung auf 15 km/h in t 3 Sekunden: 

v = 4,2 m/s
a = v/t = 1,4 m/s²

Benötigte Kraft für die Beschleunigung:

F = m*a + F_R  = 90 kg * 1,4 m/s² + 13,25 N = 139,25 N

Um nun in Fahrt zu bleiben (um die v= 4,2 m/s = konst. zu behalten) wird:
(kein Luftwiderstand, ebene Fläche)

F_v=konst  = µ*m*g = 0,015 * 90 kg * 9,81 m/s = 13,25 N

benötigt.

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Ist das soweit korrekt oder habe ich voll daneben geschossen?

Comments

Fahrer soll 75 kg sein... mein Fehler

Answer 1

Hi,

sehe soweit keine großen Fehler in der Rechnerei. Ich würde dich nur auf eine formale Kleinigkeit hinweisen: Du schreibst Gewichtskraft bezeichnest diese dann aber mit F_N was die Bezeichnung der "Normalkraft" ist. Diese ist zwar gleich dem Betrag deiner Gewichtskraft, aber ihre Richtung ist zu jener der Gewichtskraft entgegengesetzt, zeigt also senkrecht "nach oben", wenn du auf einer flachen Ebene stehst. Würdest du mit Vektoren arbeiten, dann würde deine Gewichtskraft ein anderes Vorzeichen haben als die Normalkraft, obwohl sie im Betrag gleich sind.

Hinzu kommt die Tatsache, dass die Normalkraft insbesondere auf schiefen Ebenen anders behandelt werden muss. Auf schiefen Ebenen zeigt sie nicht mehr entgegengesetzt zur Gewichtskraft, sondern senkrecht von der Ebene auf der ein Körper liegt. Sie drückt eben die Kraft aus, die die Ebene auf den Körper wirkt (reactio) und dies ist auf schiefen Ebenen eben nicht mehr ein "Spiegelbild" der Gewichtskraft wie auf flachen Ebenen. Dem Bild unten kannst du entnehmen, dass eine Unterscheidung wichtig ist.

Ich wünsche dir noch viel Freude und Erkenntnis durch deine Beschäftigung mit der Physik!