Warum fällt man auf dem Rad nicht um ?

Ich trau mich einfach mal mit einer Frage, die mir kürzlich bei einer Abfahrt mit 65 km/h wieder panikartig in den Sinn kam:

Warum fällt man auf dem Rad nicht um ? Mein bißchen Schulphysik hilft mir da nicht weiter.
Markus

Wegen der Kreiselstabilisierung. Kam heute in der Sendung mit der Maus

Kreiselkräfte.
Entscheidende Faktoren sind die Masse und die Umlaufgeschwindigket in Relation zur angehängten übrigen Masse: langsam drehende kleine Räder könnte bei schwer beladenem Reiserad bergauf Probleme bereiten.

Ist doch logisch, sonst würden die Erde, der Mond, die Sonne und alle übrigen Sterne vom Himmel fallen
HS

Aber nicht nur!
Extrem wichtig sind auch die kleinen "Gegenlenkbewegungen".

Die heute in der Sendung mit der Maus aufgeführten Kreiselkräfte sind nicht alles. Ansonsten würde das bedeuten, dass es mit extrem leichten Felgen und Reifen viel schwieriger sein müsste, das Gleichgewicht zu halten, aber der Unterschied ist eigentlich kaum spürbar (finde ich zumindest).

Die von Jan erwähnten, in der Regel unbewussten, Gegenbewegungen durch Gewichtsverlagerung spielen eine wesentliche Rolle.
Ich kann mich aber erinnern, vor vielen Jahren im "Spektrum der Wissenschaft" mal einen Artikel gelesen zu haben, wo noch ein weiterer stabilisierender Faktor erwähnt wurde. Dieser Faktor wird deutlich, wenn man (wie heute bei der "Maus") einen Kartoffelsack Rad fahren lässt, einmal mit funktionierender Lenkung und einmal mit blockierter Lenkung. Ergebnis: wenn die Lenkung blockiert ist, fällt das Rad ab einer gewissen Geschwindigkeit früher um (bei sonst gleichen Bedingungen). Die Kreiselkräfte sind aber in beiden Fällen vorhanden, und Gegenbewegungen führt der Kartoffelsack in keinem der Fälle aus. Es ist aber so, dass allein durch die Bauweise eines Fahrrades durch das Kippen ein Einschlagen des Lenkers ausgelöst wird (wenn die Lenkung nicht blockiert ist). Das Rad beginnt also, eine Kurve zu fahren, wodurch wiederum Fliehkräfte entstehen, die dem Kippen entgegenwirken und bei entsprechend hohen Geschwindigkeiten das Kippen wesentlich verzögern können.

Gruß
Andreas

PS: wer sagt eigentlich dass man mit dem Rad nicht umfällt???

Hallo Markus,
warum kippst Du nicht aus den Latschen wenn Du stehst? Ganz einfach: Solange das Lot Deines Schwerpunktes (und das ist jetzt keine Anspielung auf eventuelles Übergewicht ) innerhalb der Aufstandsfläche liegt bleibst Du senkrecht. Beim Rad ist es nicht anders, sobald der Schwerpunkt von der Linie Hinterradaufstandsfläche - Vorderradaufstandsfläche abweicht bringst Du durch eine Lenkbewegung oder eine Gewichtsverlagerung den Schwerpunkt wieder dahin wo er hingehört.

Moin,
Wegen balancieren, sprich wegen (erlerntem) Gleichgewichthalten durch Lenken und Gegenlenken.
Das fällt uns Zweibeinern deshalb nicht schwer, weil's im Prinzip genau das gleiche ist, weshabl wir nicht umfallen.

Beim Fahrrad sind die stabilisierenden Kreiselkräfte der Räder viel zu klein, um ein Umkippen zu verhindern.

Daß das Gleichgewichthalten bei niedriger Geschwindigkeit schwirieger ist, hat auch nix mit den kreiselkräften zu tun, sondern damit daß es einfach länger braucht, die Auflagepunkte der Reifen wieder unter den Schwerpunkt zu bringen.
Also länger im Verhältniss zur Kippbewegung.

Gruß
Hilsi

Hab ich schon mal gehört, Wolfgang, kann mir aber nichts Handfestes drunter vorstellen

Wo sonst wird sowas anschaulich erklärt. Mist, als unsere Schreihälse noch kleiner waren, habe ich selten eine Folge versäumt.
@ Holger: dann müßte das - soweit ich das begreife- aber auch im Stehen funzen. Tut's aber nicht .
@Andreas: diese ständigen Gegenbewegungen würden ja ein Ausmaß an Konzentration erfordern, das ich mir nie zutrauen würde das leuchtet mir schon ein, aber irgendwas fehlt noch, denn man fällt ja anscheinend nur deshalb nicht vom Rad, weil man sich fortbewegt.

"Kreiselstabilisierung" scheint das Schlüsselwort zu sein, das ich aber noch nicht so recht begreife.

Markus

Doch, wenn du gut bist, kannst du mit diesen Gegenlenkungen auch im Stehen das Fahrrad aufrecht halten. Schon mal im Zirkus gewesen?

Hallo Markus,
Zunächst mal: die Kreiselkräfte sind nicht so entscheidend, wie außer mir auch noch andere versucht haben, klarzumachen.
Insofern war der Film in der "Sendung mit der Maus" nicht ganz richtig.


Diese Bewegungen geschehen unbewusst. Wenn man umzukippen beginnt, wirkt man dem entgegen, das macht man beim aufrechten Gang genau so.
Dass es leichter geht, wenn man fährt, liegt wahrscheinlich an zwei Gründen: zum einen an den oben erwähnten Fliehkräften, zum anderen kann man, wenn man fährt, nicht nur den Körperschwerpunkt über die (Verbindungslinie der) Auflagepunkte bringen, sondern auch die Auflagepunkte unter den Schwerpunkt. Das geht nicht, wenn das Fahrrad steht, ausser man hüpft damit.

Und nun zu den Kreiselkräften...
Ist etwas schwer zu erklären. Kreisel sind extrem kompliziert, auch wenn sie so einfach sind
Es ist dasselbe Phänomen, wie z.B. bei einem einfachen Holzkreisel. Wenn du ihn einfach so (ohne dass er sich dreht) auf die Spitze stellst, fällt er um. Wenn er sich (ausreichend schnell) dreht, fällt er nicht um. Rotierende Körper folgen einer Kraft nicht sondern weichen ihr aus. Ich kann die Gründe dafür jetzt leider nicht anschaulich erklären. Ich weiß, dass ich es mir mal anschaulich machen konnte... irgendwie muss man sich vorstellen, wie sich die Fliehkräfte der verschiedenen Teile des Kreisels ändern, wenn man ihn kippt. Vielleicht kann das ja einer der aktuellen Physikstudenten erklären, bei mir ist's zu lange her (und ich habe jetzt grad keine Lust, darüber nachzudenken ).

Gruß
Andreas

Auch wer es noch nicht gesehen hat, muss nicht vollständig verzichten: Die Maus von heute wird noch ein paar mal wiederholt, siehe http://www.wdrmaus.de/service/sendehinweise/?lang=de .

Die selbe Frage wurde übrigens neulich auch im Liegeradforum diskutiert: http://f21.parsimony.net/forum37385/messages/45776.htm .

Thomas

Hallo zusammen!

Bin einer der Aktuellen, kann es jetzt spontan aber anschaulich auch nicht sooo richtig erklären Aber hier gibts ja noch mehr von unserer Sorte

Falls dann noch Interesse besteht, überlege ich mir in den Ferien mal was Anschauliches, aber ich vermute, daß es bis dahin geklärt ist.

Wenn wir die Kräfte schon nicht richtig erklären können, jeder kann sie mal selbst spüren. Wenn Ihr mal ein Rad ausgebaut habt, dann haltet es mal an der Achse fest und bittet jemanden, es mal richtig anzukurbeln. Ich bilde mir ein, merken zu können, daß es dann schwerer geht, die Achse z.B von waagerechter in sekrechte Richtung zu bringen, also das Rad zu kippen.
In der Vorlesung wurde das Rad übrigens mit einer Flex angekurbelt

Auch wenn die Kreiselkräfte vielleicht nicht alles sind, daß sie nicht ganz unbeteiligt sind, sieht man zum Beispiel, wenn beim Motorradrennen man einer runterfällt. Häufig fahren die Motorräder dann noch ohne Fahrer geradeaus weiter. Aber die sind (meistens) ja auch was schneller als wir Radfahrer.

Ok, ich warte dann auch mit auf die Anschaulichkeit
Christoph.

Eben - soweit Du das begreifst, da liegt der Hase begraben. Versuch doch mal im stehn zu lenken und dabei das Rad über den Schwerpunkt zu bringen - klappt nicht? Dann hast Du begriffen.

Das mit dem Gegenlenken hört sich plausibel an. Hab schon mal versucht, mit einem Fahrrad zu fahren, bei dem die Lenkung verkehrtrum ging. Sehr lustig.
Kathleen

Und womit wird ein Fahrrad gelenkt? Etwa mit dem Lenker? Oder mit dem Kopf, oder gar mit dem Hintern?

WdA

mit keinem alleine, sondern mit der Kombination aus allen, würde ich vermuten.

Mir fällt dabei der Thread von kürzlich über einen arretierbaren Steuersatz ein, den's anscheinend wirklich gibt und der das Problem erläutern könnte:

Ich nahm bisher an, daß ich mit dem Hintern (z.B. beim Freihändigfahren) nur deshalb lenken kann, weil ich durch dessen Gewichtsverlagerungen Lenkungseinschläge bewirke, die für optimale Schwerpunktverhältnisse sorgen.

Wenn man nun aber mit so einem arretierbaren Dings problemlos fahren könnte (was ich nicht weiß, aber anscheinend ist es so), wäre doch - neben den stabilisierenden Kreiselkräften - die (nicht über den Lenkeinschlag wirkende!) Steuerung über den Hintern dafür verantwortlich, daß man nicht umfällt, oder ?

Anders gefragt: wie ließe sich denn Deine Frage zu einem statement (hallo TiVo) umformulieren, Wolfrad ?
Markus

Bingo!

Man unterschätze beim Navigieren auch nie den Achtersteven!


Kann man nicht! Das fast unnütze Teil dient nur zum Parken und Putzen.

WdA

von da aus ist es nur ein kleiner Tritt zum Abflug beim Klettern....

Es hilft, den Kreisel aus der Richtung zu betrachten, in die er kippen soll. Eine beliebige Markierung auf der Scheibe muß beim Kippen zusätzlich eine Ellipse senkrecht zur ursprünglichen Kreisbahn beschreiben. Hierfür ist zusätzliche kinetische Energie notwendig. Übersteigt diese die durch das Umkippen gewonnene Energie, ist ein Kippen nicht möglich.
Ein Motorrad ohne Fahrer habe ich auch schon vorbeifahren gesehen - leider hat der Versuch der Fahrerin, auf meinen Rücken umzusteigen, nur ganz kurz geklappt.

Daniel

Ein wichtiger Punkt wurde hier noch gar nicht erwaehnt: (Rahmen-) Geometrie.
Der Nachlauf des Vorderrades spielt eine nicht zu unterschaetzende Rolle, besonders wichtig beim zuletzt angesprochenen Freihaendigfahren. Ohne die durch den Nachlauf erzeugten Rueckstellkraefte wuerde das Radeln erheblich schwerer fallen.

Der Nachlauf bewirkt unter anderem, dass sich der Lenker beim Einlenken ein wenig nach oben bewegt. Die Rueckstellkraefte enstehen dadurch, dass der Lenker, der Schwerkraft folgend, wieder nach unten will.

Bernie

nun, da muß ich doch auf das Entschiedentste heftig widersprechen. Allerdings sei eingeräumt, daß hierzu eine absolut ebene Fahrbahn (und keinesfalls mit Kratern übersäte Radwege), absolut rundlaufende und absolut ausgewuchtete Räder nötig sind. Ebenfalls erforderlich ist ein optimal eingestellter, unveränderlicher Schwerpunkt, der Fahrradrahmen sollte sich nicht verwinden, zudem sollte sich die Geschwindigkeit nicht verändern etc.
Also alles Dinge, die so kombiniert in der Praxis nicht vorkommen.
HS

Ja, schön erklärt. Aber auch hier konzentriert sich's im wesentlichen auf das Balance- Gegenlenk- und Schwerpunktproblem, das so schwer nicht zu verstehen ist.

Mich hätte eher die stabilisierende Wirkung der Kreiselkräfte interessiert, die hier nur im letzten Abschnitt angerissen werden und die auch Andreas und Christooph hier schon angesprochen hatten.

Aber zumindest sind in der FR Stichworte genannt, die beim Googeln weiterhelfen.
Markus