Zwei Fahrradfahrer

Wissenschaft Physik
#1

Mal eine theoretische Frage:

Gegeben seien zwei nebeneinander fahrende Fahrradfahrer auf ebener Strecke. Der eine Fahrer wiegt 85 kg, der andere nur 65 kg. Beide haben aber etwa die gleiche Statur (Windangriffsfläche). Auch sonst ist alles gleich. Beide haben das gleiche Fahrrad, treten so, dass sie die gleiche Geschwindigkeit haben usw.

Nun setzt starker Rückenwind ein. Wem nützt der Rückenwind mehr, das heißt, wer wird schneller?

a) Der leichtere Fahrer, weil er mehr Energie pro Einheit seiner Körpermasse aufnehmen kann?
b) Der schwerere Fahrer, weil der Wind mehr Körpermasse bewegt?
c) Der leichtere Fahrer beschleunigt schneller, der schwerere wird ihn aber später überholen?

#2

Nimm mal nen Tischtennisball und ne Stahlkugel gleicher Größe und puste dagegen.

Anders gesagt: Kraft ist Masse mal Beschleunigung. Also ist Beschleunigung, Kraft durch Masse. Wenn F konstant ist, erfährt der leichtere Körper die größere Beschleunigung.

#3

d: keiner hat einen Vorteil.

Der leichtere Fahrer beschleunigt schneller, gewinnt dadurch ein paar cm Vorsprung.
Bald sind beide gleich schnell (der Abstand verändert sich nicht).
Wenn der Wind aufhört, holt der schnelle den leichteren wieder ein.

Wenn der Wind von vorne kommt, es es genau umgekehrt (da bleibt der schwerere ein paar cm vor)

#4

Es war Voraussetzung, daß ohne Wind beide gleich schnell sind!.
@Zerschmetterling hat es ja physikalisch begründet: Solange der Wind weht, wird der Leichtere um einen größeren Betrag beschleunigt als der Schwerere. D.h. seine Relativgeschwindigkeit wächst - mit der Folge, daß der Abstand mit der Zeit nicht nur größer wird, sondern immer schneller größer wird.

Oder vielmehr größer würde. Denn der Luftwiderstand wächst ja mit dem Quadrat der Geschwindigleit. Daher wird die wachsende Geschwindigkeit des Leichteren nur bis auf eine konstante Geschwindigkeit abgebremst.

Wenn der Wind aufhört, fährt der Leichtere mit der (durch die größere Beschleunigung gewonnen größeren, aber auf die durch den Widerstand wieder verminderten) Endgeschwindigkeit weiter. Falls diese im Resultat, nachdem der Wind aufhört, immer noch größer ist als die Anfangsgeschwindigkeit, wird diese ebenfalls durch den größeren Reibungswiderstand (gegenüber dem des langsameren Schwereren) nach und nach auf die - für beide gleiche - Anfangsgeschwindigkeit reduziert.

Der gewonnene Vorsprung des Leichteren bleibt dann jedenfalls konstant.

#5

Ich bewundere zwar Deinen scharfen Verstand, Deine Kenntnisse von Sprache und Kernphysik, aber hier verrennst Du Dich m.E… Auf Deine Unbestimmte Verwendung von Beschleunigung im Text, möchte ich heute abend nicht mehr eingehen.

Ausgangslage UP: Beide Fahren gleich schnell und haben gleichen Luftwiderstand, d.h. gleiche Kraft und gleiche Leistung um den Luftwiderstand zu überbrücken. Ich vernachlässige hier den Rollwiderstand, da er bei „alles gleich“ durchaus auch gleich sein kann. Betrachtet wird nur Luftwiderstand, die zur Überwindung notwendige Kraft bzw. Leistung und Masse.

Ansatz: der Wind von hinten reduziert die notwendige Leistung. Dies führt zur Beschleunigung bei beiden. Sie ist zwar beim leichten größer (da sind wir einer Meinung), führt aber nur eher zur gleichen Endgeschwindigkeit. Die ist ziemlich genau vorherige Geschwindigkeit + Windgeschwindigkeit. Hört der Wind auf, oder kommt er von vorne, dreht sich alles um.

Gute Nacht