Physik der Ladung

Kraft

Wenn ein Körper beschleunigt oder abgebremst werden soll, ist dazu eine Kraft F (N) erforderlich.

(10 N = 10 kg m/s² = 1 daN)

Die benötigte Kraft hängt von zwei Faktoren ab:

•  der Masse „m“ des Körpers in (kg)
•  der Beschleunigung oder Verzögerung a in (m/s²)

Gewichtskraft

Mit dem Begriff Gewichtskraft ist Folgendes gemeint:Masse mal Erdanziehungskraft Masse „Masse ist das, was wiegt.“

Die Masse „m“ wird in Kilogramm (kg) angegeben.

Sicherungskraft

Die Sicherungskraft FS ist richtungsbezogen. Sie ist die Kraft, die zusätzlich zur Reibungskraft aufzubringen ist, um die Ladung gegen Bewegung zu sichern.

FS = F – FR

FS = Sicherungskraft

F = Massenkraft

FR = Reibungskraft

Reibung

Die Reibungskraft ist eine Kraft, die dem Verschieben eines Körpers auf einer Unterlage entgegenwirkt. Es gibt

•  Haftreibung
•  Gleitreibung

Haftreibung ist die Reibung, die ein ruhender Körper dem Verschieben auf seiner Unterlage entgegensetzt. Gleitreibung ist die Reibung, die ein in Bewegung befindlicher Körper dem weiteren Verschieben auf seiner Unterlage entgegensetzt.Bei der Ladungssicherung betrachtet man ausschließlich die Gleitreibung. Es wird davon ausgegangen, dass die Ladung bei der Fahrt durch die Fahrzeugschwingungen in eine Art Schwebezustand gerät und dadurch dem Verrutschen keinen erhöhten Anfangswiderstand entgegensetzt.

Reibungskraft

Die Reibungskraft wird nach folgender Formel berechnet: FR =µ * F   G  FR = Reibungskraft in (N)µ = GleitreibungszahlFG = Gewichtskraft der Ladung (N)(10 N = 1 daN ~ 1 kg) Gleitreibungszahlen: Holz / Holz µ = 0,20Holz / Metall µ = 0,20Metall / Metall µ = 0,10

Trägheitsgesetz

Nach dem Trägheitsgesetz hat jeder Körper das Bestreben, sich mit der Geschwindigkeit weiter fortzubewegen, die er innehat. Das bedeutet: Beim Bremsen versucht die Ladung, sich mit der alten Geschwindigkeit fort zu bewegen. Beispiel: Denken Sie an die Kaffeetasse im Zugabteil!

Die Bremsverzögerung des Fahrzeuges wirkt auf die Ladung als Beschleunigung. Wenn beim Bremsen die Massenkraft m * a größer ist ist die Reibungskraft FR, dann setzt sich die Ladung in Bewegung. m * a>FR  => die Ladung rutscht

Fliehkraft

Die Trägheit der Massen bewirkt auch, dass die Ladung ihren „alten Kurs“ beibehalten will. Dadurch entsteht in der Kurve die Fliehkraft.

Die Fliehkraft FZ (N) berechnet sich nach folgender Formel: V2FZ = m * —- r  m = Masse der Ladung (kg)v = Geschwindigkeit (m/s)r = Kurvenradius (m)Der entscheidende Faktor ist die Geschwindigkeit, die sie selbst beeinflussen können. Bei einer Verdoppelung der Geschwindigkeit vervierfacht sich die Fliehkraft.Probieren Sie es aus: je mehr Masse der Ladung m (kg) desto größer die Fliehkraft FZ 142 142FZ = 500 *—– = 9800 FZ = 900 * —– = 17640  10  10 

je höher die Geschwindigkeit v (m/s) desto größer die Fliehkraft FZv = 14 m/s ~ 50 km/h v = 27 m/s ~ 97 km/h 142 272FZ = 500 *—– = 9800 FZ = 500 * —– = 36450   10 10

je kleiner der Kurvenradius r (m) desto größer die Fliehkraft FZ 142 142FZ = 500 *—– = 9800 FZ = 500 * —– = 19600   10 5