Schräglage

Kein Biker Blog ohne Erwähnung der Schräglage! Die Einen werden sich noch aus dem Physikunterricht erinnern, die Anderen möglicherweise aus der Fahrschule:

Bild mit Biker in 30° Schräglage wird noch unterlegt.

Die Schräglage bei Zweirädern ist Ausdruck der vektoriellen Addition von Gewichtskraft und Fliehkraft, wobei die Neigung des resultierenden Vektors der Schräglage des Zweirad-Fahrer Systems gleich ist. Zumindest bei neutraler Fahrerhaltung (also kein «Drücken», und auch kein «Hanging-Off»). Die Wirkungslinie der Resultierenden führt bei stabiler Kurvenfahrt durch die Verbindungslinie der beiden Reifenaufstandsflächen.

Alles klar? Das dachte ich mir.

Dann mal die Details anschauen:

Die Gewichtskraft Fg berechnet sich als Produkt aus Masse «m» mal Erdbeschleunigung «g»:

Das Gesamtgewicht setzt sich zusammen aus Gewicht der Maschine plus Fahrergewicht. Das Leergewicht der Maschine entnimmt man den Fahrzeugpapieren, das Abtropfgewicht des Fahrers der Badezimmerwaage. Dazu kommt noch ein saisonabhängiger Ausrüstung- bzw. Bekleidungszuschlag von etwa 5kg. Für die Ural cT kommt man so auf ziemlich genau eine halbe Tonne Gesamtgewicht (Leergewicht lt. Papieren: 415kg!). Und somit auf eine Gewichtskraft von

Für eine angenommene Schräglage von 30° benötigt man relativ zu dieser Gewichtskraft eine Fliehkraft (Zentrifugalkraft) von

Wie schnell muss man denn nun durch eine Kurve fahren, um eine Schräglage von 30° zu fahren, bzw. mit einem Ural-Gespann eine Fliehkraft von 2830 N aufzubauen? Die kurze Antwort lautet: das hängt davon ab 😎

Wer es genauer wissen will, liest weiter: die Fliehkraft Fz berechnet sich nämlich nach folgender Formel:

Sie ist umso größer, je höher die Bahngeschwindigkeit «v» ist, und je kleiner der Kurvenradius «r» ist. Im Grunde trivial.

Interessante Beobachtung am Rande: in der Formel für die Berechnung der Schräglage «phi» …

… taucht die Masse «m» sowohl im Zähler, als auch im Nenner auf, weshalb man sie schlicht weg-kürzen kann. Das sieht dann so aus, und ist schon deutlich übersichtlicher:

Und das bedeutet nichts anderes, als dass die Schräglage von der Masse unabhängig ist. Dicke Maschine oder Fahrrad, Fettsack oder dünner Hering: komplett wurscht! Die Schräglage hängt nur vom Verhältnis aus Bahngeschwindigkeit «v» und Kurvenradius «r» ab. (Die Erdbeschleunigung «g» ist konstant).

Nun gibt es aber unendlich viele Kombinationen aus Geschwindigkeit und Kurvenradius, die für genau 30° Schräglage sorgen würden. Das gleiche gilt für jede andere Schräglage. Ich hab diesen Zusammenhang hier einmal für verschiedene Schräglagen aufgetragen:

Schräglage in Abhängigkeit von Bahngeschwindigkeit und Kurvenradius

Die Bahngeschwindigkeit kann man zwar jederzeit am Tacho ablesen, aber niemand fährt mit dem Massband herum um im Voraus den Radius, und damit die maximal mögliche Geschwindigkeit einer Kurve zu ermitteln. Oder vielleicht doch?

Das Diagramm ist jedenfalls nicht ganz nutzlos: man kann mindestens zwei typische Biker-Szenarien ganz gut damit illustrieren:

Szenario 1: man fährt mit massvoller Schräglage von z.B. 20° in eine unbekannte Kurve ein und diese «macht zu«, d.h. der Kurvenradius wird kleiner. Wenn man nun nicht vom Gas geht und auch die Strasse nicht verlassen will, ist man gezwungen, die Schräglage zu erhöhen. Man bewegt sich also im Diagramm horizontal (gleiche Geschwindigkeit) nach links (kleinerer Radius), und gerät so in den Bereich grösserer Schräglagen.

Szenario 2: man möchte Schräglagen trainieren und zweckentfremdet einen Kreisverkehr (konstanter Kurvenradius). Durch allmähliches Erhöhen der Geschwindigkeit bewegt man sich im Diagramm vertikal (konstanter Radius) nach oben (höhere Geschwindigkeit), ebenfalls in den Bereich grösserer Schräglagen.

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