Kinematik ruck und co

Wissenschaft Physik
#1

hallo,

ich habe mal eine frage zur kinematik.
der ruck ist bekanntlich die ableitung der beschleunigung nach der zeit.
nun meine preisfrage:
welchen name und welche physikalische bedeutung hat die ableitung des ruck nach der zeit?
da sich der ruck in der praxis (antriebssystem ect.) nicht sprunghaft ändern sollte, müsste es doch sinn machen, seine zeitlichen änderung als physikalische größe zu definieren.

ähnliches würde dann auch für rotatorische bewegungen gelten, wo die ableitung der winkelbeschleunigung nach der zeit meines wissens als winkelruck definiert ist. aber wie heißt dessen ableitung?

danke für eure antworten im vorraus.

#2

Hallo!

ich habe mal eine frage zur kinematik.
der ruck ist bekanntlich die ableitung der beschleunigung nach
der zeit.

Ist er das? Von der „physikalischen Größe“ Ruck habe ich noch nie etwas gehört. Im Gegenteil. In theoretischer Physik habe ich mal gelernt, dass Kräfte und dergleichen maximal von der 2. zeitlichen Ableitung des Ortes abhängen dürfen.

Schöne Flüge!
Michael

#3

Hi,

welchen name und welche physikalische bedeutung hat die
ableitung des ruck nach der zeit?

soweit ich mich erinnere, ist das der Zuck.

danke für eure antworten im vorraus.

Bitte.

Gruß Ralf

#4

dass es die physikalische größe „ruck“ gibt, kann man z.B. bei _wikipadia und in anderen quellen nachlesen.
lediglich zu dessen zeitlicher ableitung findet man nix.

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#5

sorry, aber wir sind hier nicht bei jochen bendel im fernsehen.
willst du mich auf den arm nehmen?! kann dir den „zuck“ nicht glauben, beweise mir bitte mittels brauchbarer internetquelle das gegenteil.
tschau

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#6

Ohje, bekanntlich hat der Erfragende aber recht.

Der Ruck ist die dritte Ableitung des Ortes nach der Zeit oder die Ableitung der Beschleunigung. Der Ruck ist hochdynamisch und eine entscheidende technische Größe der Antriebstechnik. Wohl doch ein oder zwei Ingenieurfächer mehr belegen sollen, was :wink:??

Zur Frage.

Die Ableitung des Ruckes gibt eigentlich wenig Sinn - viel wichtiger ist die Funktion, nach der die Bewegung verläuft, um Ruckfreiheit zu garantieren.

Es gibt nur DREI Funktionen, die einen vorgegebenen Weg in der vorgegebenen Zeit bspw. beim Bewegungsvorgang einer elektrischen Maschine realisieren.

  1. Rechteckfunktion.

bei t=0 Sprung auf die Maximalbeschleunigung - im Umkehrpunkt Sprung auf die negative Maximalbeschleunigung - am Endpunkt Sprung auf Null.

Problem: An den Sprungstellen ist die Funktion nicht differenzierbar, folglich wäre der Ruck unendlich – technisch gesehen also sehr hoch.

  1. Sinussoidale Funktion

deutlich besser als (1.), hat aber immer noch in den entscheidenden Punkten Anfahren, Umkehren, Bremsen/Stillstand einen von Null verschiedenen Ruck.

  1. Biharmonisch

Treffer! In den kritischen Punkten ist der Ruck Null - das Aber:

Die biharmonische Funktion verlangt 200% Maximalbeschleunigung, um in der vorgeschriebenen Zeit den vorgeschriebenen Weg zurücklegen zu können.

Damit wird die Maximalbeschleunigung zum neuen Kriterium in der Motordimensionierung - bisher war es immer die Temperatur. Nun jedoch ist die entscheidende Größe bei ruckfreien Antrieben das dynamische Verhalten bezüglich des Ruckes.

Sollte als Einführung genügen :wink: …

Eine Ableitung des Ruckes nach der Zeit ist mir aber nicht bekannt; könntest Du Dir eine sinnvolle Größe spontan vorstellen?
Was soll die Geschwindigkeitsänderung der Geschwindigkeitsänderung der Beschleunigung darstellen?

MfG
gute Nacht

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#8

Anmerkung
Hallo,
ich kenne die Ableitung vom Ruck als ‚Ruck-Zuck‘. Also fast das gleiche wie bei Dir. Und ebenso wie Du kenne ich keine sinnvolle Anwendung / Interpretation davon.
Aber hier:

So vollführt bei einer Autofahrt der Beifahrer
einen Kopfnicker wenn der Fahrer zu schnell einkuppelt.

dafür ein schlechter Beobachter, schließlich haut’s im
geschilderten Fall den Beifahrer nicht nach vorn,

muß ich Dir widersprechen. Es kommt drauf an, welche Drehzahl der Motor im Vergleich zum Getriebe im Moment des Einkuppelns hat. Wenn der Motor zu langsam ist, wird das Fahrzeug ruckartig gebremst, wenn er zu schnell ist, wird es ruckartig beschleunigt. Und nicken tut der Beifahrer in jedem Fall - nur einmal zunächst mit dem Kinn nach oben, im anderen Fall zunächst nach unten. :wink:
Gruß
Axel

#9

Moin, Axel,

Und nicken tut der Beifahrer in jedem Fall - nur
einmal zunächst mit dem Kinn nach oben, im anderen Fall
zunächst nach unten. :wink:

duck Dich, wir sind ab vom Thema: Nicken geht nur mit Kinn in Richtung Brust, das andere heißt Schlenzen :wink:))

So, jetzt bitte wieder aufrichten, um Dein Argument weiterzuspinnen: Solange für die Ableitung der Beschleunigung keine physikalische Interpretation gefunden wird, kann sich der Erfinder selbige auf die Glatze nageln.

Gruß Ralf

#10

Hallo Ralf,

So, jetzt bitte wieder aufrichten, um Dein Argument
weiterzuspinnen: Solange für die Ableitung der Beschleunigung
keine physikalische Interpretation gefunden wird, kann sich
der Erfinder selbige auf die Glatze nageln.

Also, bei uns spielt der Ruck bei der Maschinensteuerung schon eine Rolle und ist auch zu beruecksichtigen. Es geht dabei darum, dass nicht ploetzlich die volle Kraft (= Beschleunigung) wirkt, sondern die Kraft langsam erhoeht wird.
Ein anschauliches Beispiel: Du bist Passagier in einem Auto und der Fahrer steigt auf trockener Strasse voll in die Eisen. Wenn er dann ploetzlich von der Bremse geht, spuerst Du einen „Schlag“, obwohl da keine Kraft mehr wirkt. Wenn der Fahrer hingegen langsam die Bremse aufmacht, ist es fuer Dich viel angenehmer, da die Kraft langsam abnimmt. Alle Klarheiten beseitigt?

Puersti

#11

Hallo!

Ein anschauliches Beispiel: Du bist Passagier in einem Auto
und der Fahrer steigt auf trockener Strasse voll in die Eisen.
Wenn er dann ploetzlich von der Bremse geht, spuerst Du einen
„Schlag“, obwohl da keine Kraft mehr wirkt.

Ich spüre einen „Schlag“ obwohl keine Kraft mehr wirkt? Wie soll denn das vonstatten gehen? Was du meinst ist vermutlich die Trägheit des Körpers, die sich bei Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit auf ihn auswirkt.

Wenn der Fahrer
hingegen langsam die Bremse aufmacht, ist es fuer Dich viel
angenehmer, da die Kraft langsam abnimmt.

Die Kraft ist ja nicht an einem bestimmte Punkt plötzlich Null. Diese Verzögerung spürst du in jedem Fall, nur eben mehr oder weniger wie du halt bremst.

Alle Klarheiten beseitigt?

Nicht ganz…

Gruß

Michael

#12

So, jetzt bitte wieder aufrichten, um Dein Argument
weiterzuspinnen: Solange für die Ableitung der Beschleunigung
keine physikalische Interpretation gefunden wird, kann sich
der Erfinder selbige auf die Glatze nageln.

Hallo,

das ist doch jetzt aber kein Argument. Die Beschleunigung muss doch irgendwie von 0 auf ihren Endwert kommen. Somit hat die Ableitung der Beschleunigung immer auch einen endlichen Wert und ist eine physikalisch sinnvolle Größe. Ob man die nun Ruck nennt oder anders ist doch völlig egal.
Mit nicht-konstanten Beschleunigungen lässt es sich nur eben sehr schwer rechnen, deswegen hört die Schulphysik bei der 2. Ableitung des Ortes auf.

Olaf

#13

Hi Olaf,

die Ableitung der Beschleunigung dürfte eine Steigung oder Steilheit angeben, fragt sich halt, wie die zu interpretieren sei. Weißt Du’s? Nicht umsonst sagt mein Zeller/Franke von 1970 ganz lapidar:

Bei Bewegungen mit nicht gleichbleibender Beschleunigung bezeichnet man gelegentlich die Größe da/dt auch als Ruck.
Das war’s auch schon, der Ruck taucht dann nie wieder auf. Im Übrigen erreicht die Beschleunigung ihren Endwert genauso schnell wie die Kraft, die auf die Masse einwirkt. Dass es sinnvoll sein kann, die Kraft nicht schlagartig einsetzen zu lassen, ist unbestritten, ich finde nur den Denkansatz ein wenig krumm, die Wirkung der Kraft zu betrachten, sie (die Wirkung) zu differenzieren und dann zu fragen, was da auf dem Tisch liegt.

Gruß Ralf

#14

Solange für die Ableitung der Beschleunigung
keine physikalische Interpretation gefunden wird, kann sich
der Erfinder selbige auf die Glatze nageln.
Gruß Ralf

das der ruck die ableitung der beschleunigung nach der zeit ist, ist inzwischen wohl unstrittig.
das er eine technische bedeutung hat, ist durch die div. artikel wohl auch schon deutlich geworden. eine konkrete anwendung ist die schon genannte antriebstechnik.
hier wird meines wissens ein ruck von r > 2,5 m/s^3 für personenaufzüge als unangenehm empfunden und muss folglich vermieden werden.
(nur ein paar beispielzahlen zur vorstellung)
folglich würde ein aufzug beim anfahren nach 0,5s mit konstantem ruck r = 2,5 m/s^3 seine maximalbeschleunigung von 1,25 m/s^2, eine geschwindigkeit von 0,31 m/s erreichen.
während diese ruckförmigen bewegung legt der aufzug dabei nur 5,2cm zurück!

mfg von paragliders

#15

Ich plagiatiere mich selbst einfach einmal:

" …

Die Ableitung des Ruckes gibt eigentlich wenig Sinn - viel wichtiger ist die Funktion, nach der die Bewegung verläuft, um Ruckfreiheit zu garantieren [für Anwendungen, die das brauchen --> hochpräzise Fertigung mit Direktantrieben, et cetera …].

Es gibt nur DREI Funktionen, die einen vorgegebenen Weg in der vorgegebenen Zeit bspw. beim Bewegungsvorgang einer elektrischen Maschine realisieren.

  1. Rechteckfunktion.

bei t=0 Sprung auf die Maximalbeschleunigung - im Umkehrpunkt Sprung auf die negative Maximalbeschleunigung - am Endpunkt Sprung auf Null.

Problem: An den Sprungstellen ist die Funktion nicht differenzierbar, folglich wäre der Ruck unendlich – technisch gesehen also sehr hoch.

  1. Sinussoidale Funktion

deutlich besser als (1.), hat aber immer noch in den entscheidenden Punkten Anfahren, Umkehren, Bremsen/Stillstand einen von Null verschiedenen Ruck.

  1. Biharmonisch

Treffer! In den kritischen Punkten ist der Ruck Null - das Aber:

Die biharmonische Funktion verlangt 200% Maximalbeschleunigung, um in der vorgeschriebenen Zeit den vorgeschriebenen Weg zurücklegen zu können.

Damit wird die Maximalbeschleunigung zum neuen Kriterium in der Motordimensionierung - bisher war es immer die Temperatur. Nun jedoch ist die entscheidende Größe bei ruckfreien Antrieben das dynamische Verhalten bezüglich des Ruckes.

Eine Ableitung des Ruckes nach der Zeit ist mir aber nicht bekannt; könntest Du Dir eine sinnvolle Größe spontan vorstellen?
Was soll die Geschwindigkeitsänderung der Geschwindigkeitsänderung der Beschleunigung darstellen?

…"

)

MfG

#16

Moin, paragliders,

inzwischen sollte klar sein, dass es nicht sinnvoll ist, den Ruck abzuleiten. Dass sich für diese Ableitung kein Name finden lässt, wundert mich nicht - niemand weiß damit etwas anzufangen.

Der Ruck ist doch gerade die Größe, mit der das „ruckfreie“ Beschleunigen gesteuert werden kann. Selbst die sinnvollen Verlaufskurven für den Krafteinsatz sind bereits besprochen worden. Was fehlt jetzt noch?

Gruß Ralf

#17

Wenn er dann ploetzlich von der Bremse geht, spuerst Du einen
„Schlag“, obwohl da keine Kraft mehr wirkt.

Ich spüre einen „Schlag“ obwohl keine Kraft mehr wirkt? Wie
soll denn das vonstatten gehen?

Ich weiß jetzt nicht, ob Du es nur sehr genau nimmst, oder wirklich nicht weißt, was gemeint war. Der „Schlag“ kommt dadurch zustande, daß die Bremskraft plötzlich wegfällt, aber alle anderen Kräfte gleich bleiben.

#18

Hallo!

Ich weiß jetzt nicht, ob Du es nur sehr genau nimmst, oder
wirklich nicht weißt, was gemeint war. Der „Schlag“ kommt
dadurch zustande, daß die Bremskraft plötzlich wegfällt, aber
alle anderen Kräfte gleich bleiben.

Ich verstehe eben nicht, warum alle anderen Kräfte gleich bleiben, wenn man von der Bremse geht? Der Körper wurde ja zunächst verzögert und möchte im Augenblick des Loslassens der Bremse diesen Zustand (seine momentane Geschwindigkeit) beibehalten. In diesem Moment würde der Körper aber doch aufgrund seiner Trägheit in den Sitz gedrückt werden. Meiner Vorstellung nach ist dies der „Schlag“ den man spürt, abhängig davon wie schnell man die Verzögerung ändert. Was ist hieran falsch?

fragende Grüße

Michael