Hey Leute, ich bin Schüler und in der Schule haben ich und mein Projektpartner die Aufgabe ein Legofahrzeug zu Motorizieren. Ich habe eigenklich nur eine Frage dazu wie ich ausrechne wie viel Kraft der Motor braucht (N. cm) um z.b. ein Fahrzeug mit ca 500g auf Ketten anzutreiben. Ich habe mal versucht es auszurechnen. 0,5kG * 1m/s² = 0,5 Nm (Hieße das ich beschleunige das Fahrzeug auf 3,6km/h?) 0,5Nm = 50 Ncm (Stimmt das?) Ich bin mir nicht sicher wie schwer das Fahrzeug ist. Es geht ja nur darum das ich es verstehe um später den Plan anzupassen. Wenn ich das Fahrzeug nur auf z.B. 2 km/h beschleunigen will hieße das dann das ich so rechnen muss. 2km/h*1000 = 2000m/h 2000m/h /3600 = 0,556 m/s 0,5kg * 0,556m/s² = 0,278 Nm -> 27,8 Ncm Hoffe ihr könnt mir helfen. mfg.
1. Die Aufgabe sieht nicht nach Hautpschule aus, dann sollte man auch lesbare Sätze und eine weitgehend brauchbare Rechtschreibung erwarten können. 2. Die Aufgabe ist vermutlich dazu da, etwas Physik zu üben? Dann wäre es sinnvoll, sich mit deren Regeln (hier also Mechanik) etwas auseinander zu setzen. Dann würde man nicht Kraft mit Drehmoment verwechseln und nicht Masse mit Beschleunigung multiplizieren und daraus ein Moment zu bekommen u.s.w.. Die Grundregeln stehen doch bestimmt in einem Physikbuch?
Bei http://www.rn-wissen.de/index.php/Motorkraft_berechnen ist das ausführlich durchgerechnet. Bei Ketten geht allerdings nochmal reichlich Energie verloren. Grüße
Die Aufgabe besteht darin ein Fahrzeug zu motorisieren und das über einen µC steuern. Wir haben ein Lego Modell und wollen auch Lego Motoren verwenden. Ich habe eine Liste von diversen Motoren mit Spg. Strom und Drehmoment. Das einzige Problem was ich habe ich weiß nicht wie viel Kraft der Motor zum antreiben des Fahrzeugs benötigt. Deshlab wollte ich mit dem Fahrzeuggewicht (500g) nur ein Beispiel nennen. Da wie ihr gemerkt habt ich nicht mehr so viel Ahnung von Physik habe. Frage ich mal so wie viel Ncm bräuchte ein Motor um ein 500g schweres Fahrzeug anzitreiben? Und wie rechnet man sowas aus? mfg.
Sry das ich so frage ich lese den Artikel den Tom K. gesendet hat noch. Mein letzer Beitrag sollte nur nochmal die genaue Situation beschreiben!
BS_LegoPro. schrieb: > Da wie ihr gemerkt habt > ich nicht mehr so viel Ahnung von Physik habe. Dann musst du das ändern, wenn du eine ordentliche Note darauf bekommen willst. > > Frage ich mal so wie viel Ncm bräuchte ein Motor um ein 500g schweres > Fahrzeug anzitreiben? Beliebig wenig; du brauchst nur den passenden Hebel. Und kapiere bitte endlich, daß Kraft und Drehmoment zwei verschiedene Dinge sind. > > Und wie rechnet man sowas aus? Hast du dich schon mal diesbezüglich irgendwie schlau gemacht? Was ist dabei herausgekommen und wo genau fehlt es? Was hattet ihr im Unterricht, und was steht in deinem Physikbuch zu Mechanik? Was fehlt dir dann noch?
PS: Vielelicht hilft es dir, mal eine Skizze zu machen von deinem Antrieb und zu überlegen, wo du ein Drehmoment hast, und wo welche Kräfte auftreten. Zwischen den beiden Stellen ist was?
> Frage ich mal so wie viel Ncm bräuchte ein Motor um ein 500g schweres > Fahrzeug anzitreiben? Das hängt in erster Linie vom Getriebe und dem Raddurchmesser ab. Grundsätzlich benötigt der Motor um zu beschleunigen mehr Drehmoment als das Gefährt Lastmoment entgegensetzt. Das Lastmoment entsteht z.B. durch Reibungsverluste oder dem Fahren auf schiefer Ebene (Berg hoch) Ist der Motor also in der Lage mehr Drehmoment aufzubringen als das Lastmoment, ist die Differenz das Beschleunigungsmoment. Abhängig vom Trägheitsmoment des Antriebsstrangs wird das Gefährt in der Zeit x beschleunigt.
Danke das du mir helfen möchtest Klaus, aber es geht hier nicht darum das ich eine Note für Physik bekomme sondern für Elektronik. Meine Aufgabe ist wie gesagt ein Lego Fahrzeug zu motorisieren. Es gibt kein Getriebe der Motor wird direkt an das Laufrad verbunden und das soll dan eine Kette antreiben. Das Drehmoment und Kraft ein Unterschied ist weiß ich. Aber bei Motoren wir ja schließlich das Drehmoment angegeben richtig? Und das muss ich doch irgentwie so verrechen können das ich weiß wie viel Gewicht ich damit antreiben kann oder nicht? Ja ich habe versucht mich zu informieren wie du oben im ersten Beitrag sehen kannst hab ich mich sehr falsch informiert. Deshlab frage ich ja hier nach. Da in diesem Forum ja genug kompetente Mitglieder sind. Also kannst du mir sagen wie ich das umrechnen kann? Es ist keine Hausaufgabe oder sowas das ist ein vollständiges Projekt was nach Vorgehnsweise, Planung, Umsetzung, Programm und Dokumentation benotet wird und nicht nach einzelnen Rechnungen. Hoffe hier kam nicht der eindruck rüber das das Hausaufgaben sein sollen. mfg.
Das hängt davon ab wieviel Kraft man brauich um das zu bewegen. Wie breit sind die räder aus welchen Material? Dann wie groß ist die Haftreibung die überwunden werden muss (abhängig von räder und Material) und wie groß ist dann die Rollreibung (ebenfall Abhängig von Material und Räderbreite). Vom Gewicht ist alles Abhängig deswegen schreibe ich es nicht extra zu. Rollreibung entsteht beim Rollen eines Körpers auf einer Unterlage. Wenn die Haftreibung am Berührungspunkt zwischen dem Körper und seiner Unterlage größer ist als die tangentiale beschleunigende Kraft, dann rollt der Körper ohne Schlupf und es wirkt ausschließlich Rollreibung; bei Gleitschlupf wirken zusätzlich Gleitreibungsanteile. So also musst du erstmal errechnen was die größe der Beiden zu überwindenden Kräfte ist, und dann weißt du welche Kraft du aufbringen musst um den Körper zu bewegen. Wenn du die Kraft weiß musst du das dazugehörige Antribsmoment erhalten. Und aus dem Antriebsmiment das Drehmoment des Motors. Kraft ist also nicht gleich Dreh- oder Antriebsmoment. Das muss man brav trennen und wandeln.
BS_LegoPro. schrieb: > Aber bei Motoren > wir ja schließlich das Drehmoment angegeben richtig? Und das muss ich > doch irgentwie so verrechen können Na und was ist steht zwischen einem Drehmoment und einer Kraft? Na? (nein, nicht das "und")
@BS_LegoPro
Dein Motor muss diese Kräfte überwinden um das Fahrzeug zu bewegen
(grobe Abschätzung):
1. Reibungskräfte
gehe mal pauschal davon aus: F(N)=0,6 * 0.5kg * 10m/s^2 = 3N
0,6 ist der Reibungskoeffizient
2. Beschleunigung v(m/s) z.B. 1m/s = 60m/min = 3,6km/h
Kraft zur Beschleunigung 0.5kg*10m/s^2 =5N
3. Kraft zum Fahren auf ebener Strecke: 5N+8N=13N
4. Diese Kraft muss binnen 1s wirken das ergibt Watt
also 13N * 1s= 13W
5. Motorwirkungsgrad geschätzt 60% Eta = 0,6
benötigte Motor-Eingangsleistung = 13W/0.6=21,6W
6. Wenn an einer Steigung angefahren wird, muss zusätzliche Leistung
aufgewandt werden::
Psteig= m(N) * t(s) *h(m)
h=Steighöhe * Sekunden + Masse
1m 1s 5N = 5W
7. Gesamtleistung 21,6W + (5W/0,6) = 30W
Gruss Ottmar
P.S Wenn Du vom Motor die Drehmomentkonstante (km) kennst, bei Kleinmotoren oft in Ampere/Ncm, dann kannst Du auch den erforderlichen Strom berechnen: Beispiel z.B. Drehmoment-Sollwert = 4Nm, km =0.4Nm/A I= (4Nm / 0,4Nm/A) = 10A + Leerlaufstrom Gruss Ottmar
>2. Beschleunigung v(m/s) z.B. 1m/s = 60m/min = 3,6km/h > Kraft zur Beschleunigung 0.5kg*10m/s^2 =5N Das soll ein Auto werden und keine Rakete. Mit 10m/s² zu beschleunigen ist doch etwas heftig...
Ein Frosch beschleunigt mit 15-20m/s² beim Springen. Da sind 10m/s² für das kleine 500g Fahrzeug ziemlich gut aber nicht unrealistisch.
Das ist unrealistisch. Grund: 10 m/s² ist etwas mehr als 1 g. Damit bräuchte man einen Reibungsbeiwert von über 1. Das wird mit Ketten auf einem festen Boden ziemlich eng, unabhängig von der Masse. (Zumindest auf der Erde; auf größeren Planeten sieht es besser aus)
Ottmar K. schrieb: > Gesamtleistung 21,6W + (5W/0,6) = 30W Ziemlich sinnlos, an dieser Stelle eine Leistung zu berechnen, da das Drehmoment gesucht wird. Ein schnelldrehender Motor mit 30 W wird z.B. nicht genug Drehmoment haben, um den Wagen uberhaupt anfahren zu lassen und ein langsamdrehender Motor mit 3 W wird hingegen überhaupt keine Probleme haben, den Wagen zu beschleunigen (nur die Endgeschwindigkeit wird bescheiden sein). Von daher sagen die 30 W überhaupt nichts aus. Und um das notwendige Drehmoment zu berechnen, müssten wir den Durchmesser des Antriebsrads und die gewünschte Beschleunigung kennen (nicht die Endgeschwindigkeit, die geht nur in die Motorleistung ein) kennen.
ich schrieb: >>2. Beschleunigung v(m/s) z.B. 1m/s = 60m/min = 3,6km/h >> Kraft zur Beschleunigung 0.5kg*10m/s^2 =5N > > Das soll ein Auto werden und keine Rakete. > > Mit 10m/s² zu beschleunigen ist doch etwas heftig... Da hast Du offensichtlich Grundlegendes missverstanden! Um von der Masse auf die Gewichtskraft Newton (N) zu kommen, muss die Masse mit der gültigen Erdbeschleunigung in Beziehung gesetzt werden. Das geschieht über den Wert 9,80665 m/s^2. Der Einfachheit halber fürs Kopfrechnen hatte ich mit einem Fehler von 2% aufgerundet und 10m/s^2 in die Berechnung geschrieben. @Gast aus HL_ (Gast >>Ottmar K. schrieb: > Gesamtleistung 21,6W + (5W/0,6) = 30W >Ziemlich sinnlos, an dieser Stelle eine Leistung zu berechnen, da das >Drehmoment gesucht wird. Ohne Leistung bewegt sich nichts was mit Verlusten behaftet ist, also auch kein Motor und schon gar nicht ein Panzer. Also ist es auch erforderlich für eine bestimmte Beschleunigung auch eine bestimmte Leistung bereit zu stellen. Wie das in der Leistung enthaltene erforderliche Drehmoment bereitgestellt wird, z.B. mittels eines "Drehmomentverstärkers" sprich eines Getriebes oder durch einen langsam drehenden Motor (Schrittmotor?) mit entsprechendem Drehmoment ist eine andere Entscheidung. Übrigens berechnet sich die Leistung eines Elektromotors u.a. auch so: Pw = Md(Nm) 2 PI * n/s Pw: Wellenleistung Winkelgeschwindigkeit: 2 Pi n/s n/s: Umdrehungen je Sekunde Wobei wir mit Md wieder beim Drehmoment wären und beim Umstellen der Formel das Drehmoment erhalten. Md = Pwelle/(2*Pi*n/s) Wer hindert uns jetzt daran das Drehmoment für x-beliebige Umdrehung je Sekunde, bzw. eine gegebene Antriebseinheit Motor + Getriebe + Hebellänge (=Radhalbmesser) zu berechnen? Gruss Ottmar
>>>2. Beschleunigung v(m/s) z.B. 1m/s = 60m/min = 3,6km/h >>> Kraft zur Beschleunigung 0.5kg*10m/s^2 =5N >> >> Das soll ein Auto werden und keine Rakete. >> >> Mit 10m/s² zu beschleunigen ist doch etwas heftig... >Da hast Du offensichtlich Grundlegendes missverstanden! >Um von der Masse auf die Gewichtskraft Newton (N) zu kommen, muss die >Masse mit der gültigen Erdbeschleunigung in Beziehung gesetzt werden. >Das geschieht über den Wert 9,80665 m/s^2. Der Einfachheit halber fürs >Kopfrechnen hatte ich mit einem Fehler von 2% aufgerundet und 10m/s^2 in >die Berechnung geschrieben. Das gilt aber nur für die Gewichtskraft, die in gleicher Richtung wie die Erdbeschleunigung wirkt. Die Kraft die hier zum Beschleunigen benötigt wird ist aber eine andere. Sie kann aus dem Raddurchmesser und dem resultierenden Beschleunigungsmoment errechnet werden. Die Erdbeschleunigung hat hier nichts zu suchen.
@Ottmar K.
> Pw = Md(Nm) 2 PI * n/s
Diese Schreibweise ist "ungünstig" ( falsch ).
Die "richtige" kann man sich gut, wie nachfolgend, merken:
P = ω*M = 2π*n ( Einheit: W = Nm/s )
mit P = ABGABEleistung des Motors,
ω = "Kreisfrequenz" des Motors ( Einheit: 1/s )
n = Drehzahl ( Einheit 1/s )
> Diese Schreibweise ist "ungünstig" ( falsch ). > Die "richtige" kann man sich gut, wie nachfolgend, merken: > P = ω*M = 2π*n ( Einheit: W = Nm/s ) Lieber nicht, denn P = ω*M = 2π*n *M
Berechnungen hin oder her, in der Praxis muss es funktionieren! Eine kleine Delle im Teppich und das Ding bleibt womöglich stehen... Die Physik mal beiseite - ich habe ein Lego Teil mit Kettenantrieb und Funkfernsteuerung (Cybermaster 8483). Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebsachse beträgt geschätzt 2 Umdrehungen je Sekunde. Der Ritzelantrieb hat einen Radius von 13 mm. Damit ergibt sich eine Vorwärtsgeschwindigkeit von pi*2*13*2 = 163 mm/s. Je langsamer die Drehzahl ist, desto größer das antreibende Drehmoment (deshalb baut man auch Getriebe) Die ganze Konstruktion wiegt übrigends 888g und fährt mit 6 Mignonzellen mehrere Stunden, die Stromaufnahme liegt also weit unter 1 A.
Hallo, nachdem sich hier die Diskussion nur noch um die Zusammenhänge zwischen Translation und Rotation dreht möchte ich noch einwerfen, dass die maximal erreichbare Beschleunigung weit weniger Interessant sein dürfte, als die Verluste des Kettenantriebs (Jedenfalls waren die zu meiner LEGO-Zeit extrem schwergängig). Da das ganze ein Schulprojekt ist, sollte es möglich sein, auch dort Experimente durzuführen. Ich würde an deiner Stelle mal versuchen, ob sich die Ketten mitdrehen, wenn du das Gefäht an einem Faden ziehst. Falls das nicht der Fall ist, kannst du andere Oberflächen versuchen (oder im Zweifel das Gewicht erhöhen, die Motoren wiegen ja auch etwas) Ist das geschafft, schnappst du dir einen "Kraftmesser" aus der Schule, und Beobachtest, wie weit der ausgelenkt wird, wenn du das Fahrzeug beschleunigst oder mit konstanter Geschwindigkeit bewegst. Mit diesen Messwerten und deinem Physikbuch kannst du dir dann aus der Kraft und dem Radradius ein minimales Motormoment berechnen. Dann guckst du in die Motortabelle, welche Motoren in Frage kommen, die dein gefordertes Drehmoment haben. Aus der Drehzahl(Leistung) des Motors ergibt sich dann die maximal erreichbare Geschwindigkeit.
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