Gezeigt werden soll die Abhängigkeit der Schräglage von Reifenbreite und Höhe des Schwerpunktes.
Fährt man eine Kurve so nimmt das Mopped eine Schräglage an.
Zu erklären ist das relativ einfach:
Das Mopped bewegt sich auf einer Kreisbahn und hat eine bestimmte Masse. Jeder Hammerwerfer weiß, dass seine Arme um so länger (zu) werden (drohen), je schneller er sich mit seinem Hammer dreht. Es entsteht eine Zentrifugalkraft. Beim Mopped ist es ganz ähnlich. Würde keine, wie auch immer geartete Gegenkraft wirken, so würde sich der Kurvenradius auf dem das Mopped fährt kontinuierlich vergrössern
Nachdem man zumindest nicht aus JEDER Kurve fliegt, wird diese Zentrifugalkraft offenbar durch andere Kräfte ausgeglichen(Zentripetalkraft). Rechnerisch greifen diese Kräfte im Schwerpunkt (gebildet aus Mopped und Fahrer) an.
Weil am unteren Ende des Konstrukts die Reifen Kontakt mit dem Boden haben und nur hier ALLE Halte- und Antriebskräfte dank der Reibung auf den Untergrund übertragen werden, der Schwerpunkt aber höher liegt versucht das Mopped um den Drehpunkt = "Strassenkontakt" nach außen zu kippen.
Als Ausgleich kippt man die Maschine nach innen. Der Kraftanteil der Masse der das Motorrad umfallen lassen würde wirkt der Z-Kraft (also dem Kippen) entgegen. Als Abstützung dienen die beiden Aufstandspunkte der Reifen.
Als Formel: F[kgm/s²] = m[kg] * v²[m²/s²] / r[m]
"Reifenbreite"
Nehmen wir mal an die entstehende Zentrifugalkraft würde dem grünen Pfeil entsprechen, so müßte eine Zentripetalkraft der gleichen Größe (Pfeillänge) entgegenwirken. Diese wird "erzeugt" indem das Mopped gekippt wird und so ein Teil seines Gewichtes die orange Kraft erzeugt.
Ganz rechts fährt das Gebilde geradeaus und hat einen "Rennradreifen" (Breite = "Null") drauf. Der "Propeller" soll den Schwerpunkt darstellen.
In der Kurve kippt es um den Aufstandspunkt bis die Kräfte im Gleichgewicht sind.
Je breiter der Reifen bei sonst identischem Mopped ist (mitte und links) ist, desto weiter muß es kippen, da sich der Aufstandpunkt von der Mittellinie entfernt. Nebenbei heisst das auch: Bei gegebenen Parametern Schwerpunkt, Geschwindigkeit, Kurvenradius, Reifenform MUSS das Mopped genau eine(!) bestimmte Schräglage einnehmen. Diese Schräglage läßt sich nur durch Schwerpunktverlagerung beeinflussen.
Ergo:
Es ist also kein Wunder wenn beim Kumpel mit den breiten Schlappen die Rasten schleifen. Der muß es nicht unbedingt "besser können", und es sind auch nicht die breiten Reifen die ihm die geile Schräglage "erst ermöglichen" sondern er muß bei gleichem Tempo weiter runter!
"Schwerpunkt"
Gleiche Betrachtung wie vorher, nur verschieben wir jetzt mal den Schwerpunkt nach oben. Ob wir dazu die SuperMoto Rädchen wieder gegen die großen Enduroräder tauschen, den Unterschied normalgewichtiger Fahrer (100Kg bei 1,95 Meter :-)) gegen Hungerleider (70 Kg bei 1,70) betrachten, oder eine RT-Schrankwand gegen eine GS vergleichen bleibt egal.
Wird der Schwerpunkt nach oben verlagert, braucht man in der gleichen Kurve, bei gleicher Geschwindigkeit weniger Schräglage! Zum Vergleich sind die grauen Männchen "drunter gelegt". Kaum zu glauben: Fährt man im Stehen verringert sie sich! Wenn Rossi nicht im Stehen fährt wird's wohl an der Aerodynamik liegen. Unter anderem wird deshalb bei Rossi & CO das Heck nach oben(!) verstellt!
Reifenbreite
Warum eigentlich unbedingt breite Reifen? Die Auflagefläche nicht wesentlich größer wenn der Reifen breiter ist! Warum fahren dann nicht alle "Rossis" auf Fahrradreifen? Bei vielen Wechselkurven und heftigem "Angasen" wird die beim Fahren an der Reifenoberfläche entstehende Wärme auf mehr Fläche verteilt und bei gleicher Gummimischung hält der Reifen länger.
Ob das jeder der gerne breite Schlappen montiert wirklich braucht und dafür die erhöhte Aquaplaninggefahr in Kauf nimmt sei mal dahingestellt. Dazu gibt es einen eigenen Beitrag "Fahrphysik-Reifenbreite"
"Kräfte"
Welche Kräfte muß der Reifen übertragen? Sieht man mal von den Antriebskräften ab (aber keineswegs unerheblich!!; Kamm'scher Kreis), dann muß der Reifen in der Lage sein eine Seitenführungskraft in Richtung und Stärke des orangen Pfeils mittels Reibung zu übertragen. Ist die Kraft größer oder wird die Reibung gegenüber der Fahrbahn geringer (Sand, Eis, Bitumen, etc.) wird er, die Maschine und der Fahrer den Gesetzen der Physik folgen und nach aussen rutschen.
Links:
Fahrphysik-Reibung oder Grip
Fahrphysik-Reifenbreite
Fahrphysik-Reifendruck
Fahrphysik-Reifenhaftung und Beschleunigung
Fahrphysik-Reifenprofil
Fahrphysik-Schräglage