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Berechnungen einer Achterbahn
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Wuze
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Einsteiger

Deutschland . NW
 
Avatar von Wuze
Link zum Beitrag #191401 Verfasst am Donnerstag, 20. Oktober 2005 21:06
Themenersteller
Relax
Hi @ all!

Ich glaube das dieses Thema schon oefters besprochen werde, aber ich habe es eilig S S . Mein Physic lehrer (in america) hat mir als hausaufgabe aufgegeben, dass ich eine Achterbahn consturieren soll. Ob es bescheuert ist oder nicht, ich muss es machen und durch die unglaublich schlampige erklaerung meines lehrers hab ich ncihts verstanden (obwohl ich sehr gut in Physic bin). Jetzt hab ich zwar etwas aber ich kann mir nicht mal etwas aus diesem zusammen reimen. Koenntet ihr mir bitte helfen?

In problemen, Wuze.
Wolfgang
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Aufsteiger Wolfgang Müller
Würselen
Deutschland . NW
 
Avatar von Wolfgang
Link zum Beitrag #191403 Verfasst am Donnerstag, 20. Oktober 2005 21:12 Relax
Also ich würde mal sagen dass es nicht umsonst Leute wie Werner Stengel, die den ganzen Tag nichts anderes machen als Achterbahnen zu berechnen. Ich würde sagen, dass eine Bahn komplett zu berechnen eine so umfangreiche Sache ist, dass du Monate brauchen würdest um das zu tun. Was genau sollst du denn berechnen, doch wohl nicht eine ganze Bahn oder?

MfG
W.Müller
First "steckenbleiber" on Talocan!
Hully
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Aufsteiger Florian Mitnacht
Eitelborn
Deutschland . RP
 
Avatar von Hully
Link zum Beitrag #191417 Verfasst am Donnerstag, 20. Oktober 2005 22:07 Relax
Der Physiklehrer will bestimmt nur einen reibungsfreien Hügel ( E_pot -> E_kin ) und einen folgenden Looping, der so bemessen sein muss, dass die negativen G-Kräfte nicht so hoch werden. Dann erklärst du noch Banking mit ein bisschen Vektorrechnung, das sollte dann reichen. Was bringt das, wenn du ne Achterbahn konstruierst. Es kommt doch nur drauf an, dass du die Grandlagen verstanden hast und sie erklären kannst.
Mat
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Aufsteiger

Deutschland . BW
 
Avatar von Mat
Link zum Beitrag #191422 Verfasst am Donnerstag, 20. Oktober 2005 22:21 Relax
Also, ran an die Hausaufgaben.
Und bitte nicht nur "copy&paste" machen, sondern durcharbeiten und lernen! S

Die Physik der Achterbahn!

Gibts auch auf englisch:
How Roller Coasters work

Und mit Java-Animation:
Funderstanding Rollercoaster

Viel Spaß beim Lernen S.

Gruß
Mat
redunzelizer
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Einsteiger Stephan

Deutschland . NW
 
Link zum Beitrag #191424 Verfasst am Donnerstag, 20. Oktober 2005 22:31 Relax
Auch noch'n schöner Link: pen.k12.va.us home.html

Am besten die 4 PDFs (weiter unten auf der Seite) herunterladen... S
Limits? NoLimits!
Wuze
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Einsteiger

Deutschland . NW
 
Avatar von Wuze
Link zum Beitrag #191425 Verfasst am Donnerstag, 20. Oktober 2005 22:35
1 mal bearbeitet, zuletzt am 20.10.2005 22:37
Themenersteller
Relax
Hey, danke schon mal fuer die antworten.

Ich habe auch einen link gefunden (ueber wikipedia. thema "roller coaster"). vast.org home.htm

Dort uns bei den links wird alles 20 mal besser erklaert als es mein lehrer tut. Nur leider hab ich nirgendwo etwas ueber Reibung gehoert! Ich habe gelernt dass: Ffr=m*g*u(eine konstante die ich wissen will)

u ist eine konstante ueblicher weise unter u<1. ich wuerde sagen bei einer achterbahn ist es sogar u<0.5.
Ich brauche diese variabel da keine Achterbahn reibungslos ist. Waere reibung vorhanden, so wuerde man immer zur anfangshoehe kommen. Ich moechte aber wissen wie hoch ich mit reibung komme (und das ist bestimmt mehr als 2 meter pro huegel).

Danke fuer Hilfe, Wuze S
Hias
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Einsteiger Matthias Schefbä...
Golling an der Sa...
Österreich . S
 
Avatar von Hias
Link zum Beitrag #191506 Verfasst am Freitag, 21. Oktober 2005 15:04 Relax
Hallo,

vielleicht hilft dir das weiter:

ich versuche es mal verständlich auszudrücken:

Bei einer Achterbahn handelt es sich meiner Meinung nach um eine Festkörperreibung.
Um 2 Körper übereinander Hinwegzuziehen ist die Reibungskraft FR zu überwinden.

Fremdbild
Quelle:
img488.imageshack.us fhfhdf1kz.th.png


Zur Skizze:

FR.... Reibungskraft
FN.... Normalkraft (Anpresskraft, oft, aber nicht immer die Gewichtskraft)
µ...... Reibungszahl (Gibt die Oberflächenbeschaffenheit an)


Die Festkörperreibung ist unabhängig von der Größe der Auflagefläche. Sie ist auch unabhängig von der Geschwindigkeit.
Um einen Körper aus dem Stillstand einmal los zu reißen, ist aber meist eine etwas größere Reibungskraft zu überwinden. Für diese so genannte Haftreibung gilt das selbe Gesetz.
Auch für das Abrollen von Achterbahnrädern gilt die gleiche Formel. (Mit meist sehr viel geringerer Reibungszahl)


z.B.: Reibung Gummi auf Asphalt:

Haftreibungszahl: 0,8-1,1
Gleitreibungszahl: 0,7-0,9
Rollreibungszahl: 0,025

Reibungszahl einer Achterbahn weiß ich leider nicht da ich nicht weis aus welchem Material ein Achterbahnlaufrad besteht.


Ich versuche mal das alles in einem Beispiel deutlich zu machen:


Ein LKW (42t) fährt mit gleich bleibender Geschwindigkeit eine 5 Grad Steigung hinauf.


Masse= 42000 kg


FG=m*g= 42000*9,81 = 412000 Newton (9,81 ist eine festgelegte Konstante (Erdbeschleunigung)

FN=FG.cos Winkel= 412000*cos(5 Grad)= 410400 Newton

FR= FN* µ= 410400* 0,025= 10260 N (0,025 Rollreibungszahl Gummi auf Asphalt)



Also, ich weiß zwar das das von mir Geschriebene etwas kompliziert ist, aber so ist halt die Physik *gg*


Hoffe ich konnte ein wenig Helfen oder euch die Reibung etwas näher bringen


Gruß
Hias
M.S. Dynamics
Konstruktionsbüro für fliegende Bauten
Wuze
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Einsteiger

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Avatar von Wuze
Link zum Beitrag #191638 Verfasst am Samstag, 22. Oktober 2005 05:55
Themenersteller
Relax
Hi @ all!

Ey, das ist genau das wonach ich gesucht habe! Dankeschoen S

Rollreibung ist generel sehr gering und wikipedia bestaetigt das (sogar weniger). siehe: de.wikipedia.org Rollwiderstand
Mein lehrer meinte ich sollte 0,1 als reibungskoeffizient nehmen (er meinte stahl auf stahl und davon sollte ich ein zehntel von der reibung von bewegten koerper nehmen.)
ich glaube 0,02 ist ein sehr guter kompromiss zwisch deiner angabe und der von wikipedia. Die Beschichtung einer Achterbahn besteht naehmlich aus irgenwelchen carbonverbindungen. Diese wurden zum ersten mal im Matterhorn in Disneyland verwendet.

Was wisst ihr? Wuze
redunzelizer
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Einsteiger Stephan

Deutschland . NW
 
Link zum Beitrag #191665 Verfasst am Samstag, 22. Oktober 2005 10:10 Relax
Wuze Die Beschichtung einer Achterbahn besteht naehmlich aus irgenwelchen carbonverbindungen.

Das Zeug, welches für die Laufflächen der Räder eingesetzt wird, nennt sich "Bayer Vulkollan" und ist ein Polyurethan, gleichzeitig ausreichend abriebfest und elastisch um für Achterbahnräder gut geeignet zu sein. Siehe dazu auch hier:
webzine.bayer.com page2561.htm
urethanewheels.com amusement.htm

Manche Schienen auf (schnellen) Stahlachterbahnen sind, soweit ich weiss, zusätzlich auch noch mit Teflonstreifen beschichtet, vermutlich um Rollwiderstand und Abrieb nochmals zu verringern. Rosa Streifen(?!):
english.rides.nl ~1 (Speedmonster, Tusenfryd)

Hoffe das hilft Dir weiter,

redunzelizer
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Wuze
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Einsteiger

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Avatar von Wuze
Link zum Beitrag #191804 Verfasst am Samstag, 22. Oktober 2005 17:47
Themenersteller
Relax
Hi!

Eine information brauche ich noch naehmlich das Gewicht eines achterbahnzuges!!!

Ich moechte eine Vekoma arrow oder Schwarzkopf bahn bauen mit 5 oder 7 wagen. Ich weiss, dass ein Wagen von den Winja's im Phl ca. 2 tonnen wiegt. Aber wie schwer der zug in Temple of the Night Hawk ist weiss ich leider dann auch nicht mehr. Ich ueberlege mit 5 tonnen zu rechnen (man vergesse dann auch nicht das zentrum der gravitation). Ich hoffe das dies einiger masen realistisch ist, aber deswegen frag ich ja.

Danke fuer Hilfe (wie immer), Wuze S
redunzelizer
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Einsteiger Stephan

Deutschland . NW
 
Link zum Beitrag #191809 Verfasst am Samstag, 22. Oktober 2005 18:04 Relax
Wuze Ich ueberlege mit 5 tonnen zu rechnen...

Also, wenn ein vollbesetzter Zug auf California Screamin' mit ca. 10 Tonnen veranschlagt wird (siehe z.B. hier: mickeynews.com PrintStory.asp_Q_id_E_101403CAFF_A_cat_E_CA ), dann müsstest Du mit etwas mehr Rechnen. Ob jetzt z.B. 7 oder 12 Tonnen für Deine Berechnungen realistisch sind, vermag ich nicht zu sagen, aber für einen vollen längeren Zug, solltest Du vielleicht noch was zu den 5 Tonnen "drauflegen".
Limits? NoLimits!
Wuze
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Einsteiger

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Avatar von Wuze
Link zum Beitrag #192076 Verfasst am Sonntag, 23. Oktober 2005 21:22
Themenersteller
Relax
Hi Onriders.

Ich bin schon so richtig am rechnen. Ich habe bis jetzt den Lifthill und den First Drop berechnet (alles ganz genau) und dennoch unterlaufen fehler.

nach vielem hin und her gerechne bin ich auf einen reibungskoeffizient von 0,1 gekommen. Wieso? 0,002 fuer jedes rad macht zusammen ~0,08 und dann noch plus luftwiderstand ~0,02 ergibt in der summe ~0,1. Das scheint doch etwas viel zu sein. Ein fall mit x=16 meter und y=18 meter sind eine laenge von ca. 30 meter.
Bei einem reibungskoeffizient von 0,002 ist die geschwindigkeit bei 18,85m/s und bei 0,1 v=17,24m/s! Irgendwas stimmt da nicht. Verliert eine Achterbahn wirklich so schnell an hoehe?

Wuze S
redunzelizer
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Einsteiger Stephan

Deutschland . NW
 
Link zum Beitrag #192084 Verfasst am Sonntag, 23. Oktober 2005 21:42 Relax
Wuze nach vielem hin und her gerechne bin ich auf einen reibungskoeffizient von 0,1 gekommen. Wieso? 0,002 fuer jedes rad macht zusammen ~0,08 und dann noch plus luftwiderstand ~0,02 ergibt in der summe ~0,1. Das scheint doch etwas viel zu sein.

Hast Du auch berücksichtigt, dass der ausgeübte Strömungs- =Luftwiderstand vom Quadrat der Geschwindigkeit anhängt? Nimmt man die verschiedenen Geschwindigkeiten an den verschiedenen Stellen der Strecke, wird dieser zu einer "ortsabhängigen" Grösse.

de.wikipedia.org Str%C3%B6mungswiderstand
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Wuze
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Einsteiger

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Link zum Beitrag #192106 Verfasst am Sonntag, 23. Oktober 2005 23:05
Themenersteller
Relax
ohhhh, nein.

S Das ist doch ein wenig viel. ich rechne nun einfach mit den gleichen koeffizienten. Das kann ich mal spaeter machen, aber das brauche ich nicht fuer das projekt. Ich bin schon voellig in der arbeit und habe nun ca. 20% der Achterbahn fertiggestellt.

Vielleicht packe ich das Project hier rein wenn ich fertig bin. Jetzt muss ich nur noch 5 Cammelbacks berechnen und dann bin ich fertig.

Have a ride S , Wuze.
coasterdan
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Einsteiger

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Link zum Beitrag #192574 Verfasst am Dienstag, 25. Oktober 2005 17:55 Relax
Wuze Hi Onriders.

Ich bin schon so richtig am rechnen. Ich habe bis jetzt den Lifthill und den First Drop berechnet (alles ganz genau) und dennoch unterlaufen fehler.

Wuze S


Genauigkeit ist relativ S - jedoch bin ich mal auf das Ergebnis gespannt. Meiner einer vertraut jedoch lieber auf das Know How der Profis S

Coasterdan
redunzelizer
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Einsteiger Stephan

Deutschland . NW
 
Link zum Beitrag #192576 Verfasst am Dienstag, 25. Oktober 2005 18:05 Relax
coasterdan
Wuze Hi Onriders.

Ich bin schon so richtig am rechnen. Ich habe bis jetzt den Lifthill und den First Drop berechnet (alles ganz genau) und dennoch unterlaufen fehler.

Wuze S

Genauigkeit ist relativ S - jedoch bin ich mal auf das Ergebnis gespannt. Meiner einer vertraut jedoch lieber auf das Know How der Profis S

Coasterdan


Ja, Genauigkeit ist relativ. Ich möchte dazu noch anmerken, dass Dir auch die "genauesten" Berechnungen (=Formeln) um die Ohren fliegen, soferne die Anfangsbedingungen bzw. Eingabewerte nicht wirklich passen.

Kleiner Tip noch: wenn Du schon den Luftwiderstand mit einbeziehst, dann versuch's halt mit einem Mittelwert, der "über alles" gleichermassen die langsamen Hügel und schnellen Täler berücksichtigt. (hast Du warscheinlich schon gemacht) Probieren geht da über Studieren.

Alles Gute, redunzelizer
Limits? NoLimits!
coasterdan
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Deutschland . NW
 
Link zum Beitrag #192780 Verfasst am Mittwoch, 26. Oktober 2005 06:17
1 mal bearbeitet, zuletzt am 26.10.2005 06:18
Relax
redunzelizer
Manche Schienen auf (schnellen) Stahlachterbahnen sind, soweit ich weiss, zusätzlich auch noch mit Teflonstreifen beschichtet, vermutlich um Rollwiderstand und Abrieb nochmals zu verringern. Rosa Streifen(?!):
english.rides.nl ~1 (Speedmonster, Tusenfryd)


Was ist mit den rosa Streifen - ich finde die einfach nur klasse; in Sachen Beschichtung macht dies aber keine Unterschiede - ist einfach nur eine supi Farbe S
coasterdan
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Einsteiger

Deutschland . NW
 
Link zum Beitrag #192781 Verfasst am Mittwoch, 26. Oktober 2005 06:20 Relax
Wuze Hi Onriders.

Ich bin schon so richtig am rechnen. Ich habe bis jetzt den Lifthill und den First Drop berechnet (alles ganz genau) und dennoch unterlaufen fehler.

nach vielem hin und her gerechne bin ich auf einen reibungskoeffizient von 0,1 gekommen. Wieso? 0,002 fuer jedes rad macht zusammen ~0,08 und dann noch plus luftwiderstand ~0,02 ergibt in der summe ~0,1. Das scheint doch etwas viel zu sein. Ein fall mit x=16 meter und y=18 meter sind eine laenge von ca. 30 meter.
Bei einem reibungskoeffizient von 0,002 ist die geschwindigkeit bei 18,85m/s und bei 0,1 v=17,24m/s! Irgendwas stimmt da nicht. Verliert eine Achterbahn wirklich so schnell an hoehe?

Wuze S


Eigentlich hast Du Dir die Frage schon selbst beantwortet: Dein y = 0,1 ist mehr als zu viel...
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