Lösung zu Kurvenfahrt
Eine Kraft ist eine Impulsstromstärke oder eine Impulsquellenstärke bezüglich eines Körpers. Weil das Auto nur mit der Luft, der Unterlage und dem Gravitationsfeld Impuls austauschen kann, dürfen nur drei eigenständige Kräfte eingeführt werden: die Gravitations- Schwer- oder Gewichtstkraft, die Unterlagskraft sowie die Luftkraft. Üblicherweise zerlegt man die Unterlagskraft in Normal- und Haftreibungskraft (in Normal- und Gleitreibungskraft, falls ein Idiot am Steuer sitzt). Die Luftkraft kann in eine Widerstandskraft und eine ärodynamische Querkraft (Auftriebskraft oder Abtriebskraft) zerlegt werden. Bei Rennautos kann die Abtriebskraft das mehrfache der Gewichtskraft betragen.
- Der Kurvenradius sollte nicht kleiner als [math]r = \frac {v^2}{a_n} = \frac {(30 m/s)^2}{4 m/s^2} = 225 m[/math] sein.
- In der Vertikalen wirken: die Gewichtskraft, die Auf- oder Abtriebskraft und die Normalkomponente der Unterlagskraft. Sie halten das Auto in der Vertikalen im Gleichgewicht, d. h. ihre Vektorsumme ist 0. In der Horizontalen wirken: der Luftwiderstand parallel zur Bahn (Richtung der aktuellen Geschwindigkeit) und die Haftreibunskraft. Diese ist parallel zur Unterlage, aber nicht im rechten Winkel sondern schräg zur Bahn. Die Haftreibunskraft hat also 2 Komponenten, eine ins Kurvenzentrum gerichtete und eine zur Bahn parallele.
- Die resultierende Kraft zeigt gegen die Kurvenmitte und beträgt 1200 kg * 4 m/s2 = 4.8 kN.
- Die Haftreibungskraft bildet zusammen mit dem Luftwiderstand die resultierende Kraft (die vertikalen Kräfte addieren ja zu 0). Weil die Schnelligkeit (Geschwindigkeitsbetrag) konstant ist, muss die resultierende Kraft genau rechtwinklig zur Bahn sein. Deshalb müssen sich die zur Bahn parallelen Kraftkomponenten ebenfalls zu 0 addieren. Also ist die zur Bahn parallele Komponente der Haftreibungskraft entgegengesetzt gleich dem Luftwiderstand, zeigt also nach vorne. (dies ist analog zum Geradeausfahren des Autos: Die Haftreibungskraft zeigt dort auch nach vorne parallel zur Bahn) In der Kurvenfahrt mit konstanter Schnelligkeit ist die Haftreibungskraft also schief nach vorne gegen die Innenseite der Kurve gerichtet.