Mit dem Fahrrad den Berg hoch: Von West nach Ost oder von Ost nach West besser?

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,

ich hatte vor Kurzem eine Diskussion mit einem Freund bei der wir auf keinen gemeinsamen Nenner gekommen sind. Es ging darum, ob es einen Unterschied macht, ob ich von West nach Ost oder von Ost nach West auf einen Berg fahre.

Im Tal habe ich eine kleinere Umlaufgeschwindigkeit als auf dem Berg. Auf diese höhere Umlaufgeschwindigkeit muss ich beim hochradeln beschleunigt werden. Diese Beschleunigung kann mich nun je nach Fahrtrichtung unterstützen oder mir entgegenwirken (im Sinne von einem leichteren hochradeln). 

Hat sich da ein Denkfehler eingeschlichen?

viele Grüße, tobi

P.S.
Ich bin übrigens kein Physiker, also bitte auf allzu komplizierte Differentialgleichungen verzichten :wink:

#2

Gegenfrage:

Wenn du in einem fahrenden ICE rennst. Macht es einen Unterschied, ob du von Wagen 20 zu Wagen 25 sprintest oder von Wagen 25 zu Wagen 20?

#3

Das ist ja horizontal, die Diskussion ging aber vertikal!?!

Gibt mir momentan auch zu denken !

#4

Im Zug handelt es sich um eine gleichförmige Bewegung, bei meiner Frage aber um eine beschleunigte (ähnlicher Effekt wie bei der Corioliskraft, stelle ich mir zumindest so vor)

#5

… ob es einen Unterschied macht, ob ich von West nach Ost oder von Ost nach West auf einen Berg fahre.
Im Tal habe ich eine kleinere Umlaufgeschwindigkeit als auf dem Berg. Auf diese höhere Umlaufgeschwindigkeit muss ich beim hochradeln beschleunigt werden. Diese Beschleunigung kann mich nun je nach Fahrtrichtung unterstützen oder mir entgegenwirken (im Sinne von einem leichteren hochradeln). 
Hat sich da ein Denkfehler eingeschlichen?

Kein Denkfehler, es macht tatsächlich einen Unterschied.
Kennst du das Experiment, wenn man eine Gewehrkugel genau senkrecht hoch schießt? Sie landet immer westlich vom Abschussort (wenn Wind vernachlässigt wird).

Bernhard

P.S.
Ich bin übrigens kein Physiker, also bitte auf allzu komplizierte Differentialgleichungen verzichten :wink:

Auch deshalb ein * für die meiner Meinung nach interessante Frage.

#6

Hallo,
rechnerisch würde sich ein Unterschied ergeben, der aber praktisch nicht gegeben ist. Bei 1000m Höhenunterschied ist die Radiusveränderung (von ca. 6366kkm auf 6367km nur 0,016 Prozent.

mfG Hankoc

#7

rechnerisch würde sich ein Unterschied ergeben, der aber praktisch nicht gegeben ist. Bei 1000m Höhenunterschied ist die Radiusveränderung (von ca. 6366kkm auf 6367km nur 0,016 Prozent.

Ich will ja keine fertigen Lösungen präsentieren, sondern nur Denkanstöße geben:

Der relative Höhenunterschied ist gering, das stimmt. Aber die Geschwindigkeit ist hoch: Auf Meeresniveau am Äquator: 40.000 km / 24 h = 1.666 km/h
(Der Unterschied bleibt aber unter 1 km/h. Und der Radius wird in Richtung der Pole geringer, es zählt der Abstand senkrecht zur Drehachse, nicht zum Mittelpunkt)

Bernhard

#8

Corioliskraft
Hallo,
in dem folgenden Artikel steht, was dazu zu sagen ist:

http://de.wikipedia.org/wiki/Corioliskraft

Das gedanklich nachzuvollziehen, ist bei Bewegung in Nord-Süd-Richtung noch relativ einfach…

Die Diskussion gab es auch hier schon im Forum.

Freundliche Grüße

Thomas

#9

Hi!

Mal ein Denkanstoß von mir:

Du startest im Tal im Stillstand und endest auf dem Berg im Stillstand. Also ist in allen Fällen die aufgewendete Lage- und Bewegungsenergie (wegen der unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeit abhängig von der Höhe) gleich groß und es sollte keinen Unterschied machen ob nach Ost oder nach West gefahren wird.

Aber:
Fährst Du nach Osten, so bist Du minimal leichter als bei der Fahrt nach Westen. Das sollte sich in einer unterschiedlichen Rollreibung bemerkbar machen. Ich würde das aber mal als Effekt höherer Ordnung einstufen und vernachlässigen.

Gruß
Krokodi

#10

Hallo,

Mal ein Denkanstoß von mir:

ja, mehr ist es nicht - hast du die anderen Beiträge nicht ins Denken einbezogen ?

die aufgewendete Lage- und Bewegungsenergie … gleich groß
und es sollte keinen Unterschied

Es geht nur um den Kraftaufwand jeweils in einer Richtung, infolge des Aufstieges.
Abwärts geht es allein.

Fährst Du nach Osten, so bist Du minimal leichter als bei der
Fahrt nach Westen.

Die Fliehkraftdifferenz ist hier nicht das Problem und auch kaum messbar.
Es ist tatsächlich so, daß eine Masse auf der Erde, bei Veränderung der Höhenlage
(radial erzwungen),über Grund eine Beschleunigung erfährt.
Diese Beschleunigung(mal Masse) bewirkt in Fahrtrichtung eine Kraft welche auf den
Radfahrer einwirkt, so oder so.
Gruß VIKTOR

2 Like
#11

Ach Viktor…

Wenn bei zwei Vorgängen insgesamt gleich viel Energie umgesetzt wird und bei beiden die gleiche Strecke gefahren wird, dann muss auch die effektive Kraft gleich groß sein! Allenfalls Reibungskräfte können differieren.

Und übrigens:
Die Fliehkraftdifferenz IST (ein Teil) der Corioliskraft:

F_c = 2 \cdot v \times \omega

Das ist übrigens des Pudels Kern:

F_c

ist immer senkrecht auf v und leistet somit keinen Beitrag zur am Fahrrad verrichteten Arbeit.

Gruß
Krokodi

#12

Wenn bei zwei Vorgängen insgesamt gleich viel Energie
umgesetzt wird

Genau: wenn. Wird aber nicht, wie schon der Fragesteller selber schrieb.

Lies die Frage doch nochmal durch und argumentiere gegen die Sache mit der Beschleunigung. Wenn Du kannst.

#13

Lies die Frage doch nochmal durch und argumentiere gegen die
Sache mit der Beschleunigung. Wenn Du kannst.

Hab ich doch schon!
Die Beschleunigung ist exakt senkrecht zur Geschwindigkeit und somit wird ganz genau gar keine Arbeit von der Corioliskraft verrichtet.

#14

Lies die Frage doch nochmal durch und argumentiere gegen die
Sache mit der Beschleunigung.

Hab ich doch schon!
Die Beschleunigung ist exakt senkrecht zur Geschwindigkeit und
somit wird ganz genau gar keine Arbeit von der Corioliskraft
verrichtet.

Schau mal hier
http://de.wikipedia.org/wiki/Corioliskraft#Vertikale…
Der Fahrradfahrer fährt nach Osten oder Westen, jedesmal auch
nach oben,dann aber mit oder gegen die Coriliskraft.

#15

Hallo,

in welchem Bezugssystem befindest Du dich? Richtig - in einem mitbewegten.
Die Corioliskraft kannst Du vergessen, da diese nur nur nur in einem Winkel zu der Drehrichtung der Erde wirksam wird. D.h. eine Bewegung in Ost-West und umgekehrt hat keine Corioliskraft zur Folge.
Die einzige Erleichterung ist die Verringerung der Beschleunigung und somit der Hangabtriebskraft = m*g*sin(alpha).

Gruß vom Raben

#16

… ob es einen Unterschied macht, ob ich von West nach Ost oder von Ost nach West auf einen Berg fahre.
Im Tal habe ich eine kleinere Umlaufgeschwindigkeit als auf dem Berg. Auf diese höhere Umlaufgeschwindigkeit muss ich beim hochradeln beschleunigt werden. Diese Beschleunigung kann mich nun je nach Fahrtrichtung unterstützen oder mir entgegenwirken (im Sinne von einem leichteren hochradeln). 

Da hier manche auf dem „Holzweg“ sind, Tobi aber nicht, antworte ich hier:

Egal auf welcher Höhe (von der Erd-Drehachse betrachtet) sich der Radfahrer befindet: Wenn er steht, ist seine Winkelgeschwindigkeit überall gleich, nämlich 360° / 24 h.

Am Äquator auf Meeresniveau beträgt seine Geschwindigkeit dann 1666,7 km/h, 3000 m höher aber 1667,7 km/h.

Wenn der Radfahrer von Westen nach Osten (mit der Erd-Drehrichtung) hochfährt, muss er sich und sein Fahrrad um 1 km/h zusätzlich beschleunigen, um wieder relativ zum Boden zum Stillstand zu kommen.

Fährt er in gleicher Richtung wieder runter, muss er diese durch Treten zugeführte Energie zurch zusätzliches Bremsen wieder abbauen.

-> Mehr Arbeit + mehr Bremsenverschleiß.

Bernhard

(Meine Empfehlung: Ohne Fleiß kein Verschleiß)

#17

Hallo,

das ist ja eine abenteuerliche Theorie

Egal auf welcher Höhe (von der Erd-Drehachse betrachtet) sich
der Radfahrer befindet: Wenn er steht, ist seine
Winkelgeschwindigkeit überall gleich, nämlich 360° / 24 h.

So weit korrekt

Am Äquator auf Meeresniveau beträgt seine Geschwindigkeit dann
1666,7 km/h, 3000 m höher aber 1667,7 km/h.

Du meinst dann die Umfangsgeschwindigkeit. Auch korrekt

Nur jetzt kommt Dein Denkfehler.
Es handelt sich um ein mitbewegtes System aus dem Radfahrer und dem Berg. Der Berg dreht sich doch unter dem Radfahrer nicht durch!

Das ist das Gleiche mit einem Flugzeug das eine bestimmte Strecke von West nach Ost und umgekehrt fliegt. Diese Zeiten wären identisch, wenn es nicht Luftströmungen(Jetstream) gäbe. Auch das ist ein mitbewegtes System.

Gruß vom Raben

#18

Hallo,

Am Äquator auf Meeresniveau beträgt seine Geschwindigkeit dann
1666,7 km/h, 3000 m höher aber 1667,7 km/h.

3000 m? Ich habe als Höhendifferenz 3820 m raus, denn 1/(2π) · 24 h · 1 km/h = 3.8197… km. Ansonsten: Gute Argumentation:diamonds:, die ein Sternchen verdient.

:diamonds:) Wer’s nicht selber merkt: Sie ist gut, weil darin die Corioliskraft nicht vorkommt.

Gruß
Martin

#19

… 3000 m? Ich habe als Höhendifferenz 3820 m raus …

Stimmt.

Bernhard

#20

Es handelt sich um ein mitbewegtes System aus dem Radfahrer und dem Berg. Der Berg dreht sich doch unter dem Radfahrer nicht durch! …

Mitbewegt bedeutet aber nicht frei von Kräften.

Bernhard