Die Umfangskraft wird in Newton angegeben und gibt beispielsweise die übertragbare Antriebskraft wieder. Die übertragbare Antriebskraft ist beispielsweise am Umfang des Reifens zu spüren. Die Umgangskraft wird bei Reifen oder beispielsweise auch Zahnriemen bestimmt. Die Kraft ist von der Normalkraft und dem Reifenschlupf abhängig und wirkt in Fahrzeuglängsrichtung. Die Umfangskraft wird vom Reifen auf die Straßen übertragen.
Übertragbare Antriebskraft wird auf die Straße übertragen
Die Umfangskraft greift am Reifenumfang an und wird als übertragbare Antriebskraft bezeichnet. Der Reifen eines Fahrzeug drückt mit der Umfangskraft auf die Straße. Die Umfangskraft wird in Newton angegeben und durch eine vergleichsweise einfache Formel berechnet. Um die Umfangskraft berechnen zu können, müssen einige Parameter bekannt sein. Welche Parameter das sind und wie die Umfangskraft physikalisch bestimmt wird, das wird nachfolgend näher erläutert. Die Umfangskraft, die den Reifen auf die Straße drückt, wird durch die Fahrzeugs-Gewichtskraft erzeugt. Das Gewicht des Fahrzeugs spielt also eine Rolle bei der Erzeugung der Umfangskraft. Wenn das Fahrzeug sehr leicht ist, dann wird weniger Umfangskraft erzeugt als bei schweren Fahrzeugen. Das liegt daran, dass die Normalkraft bei leichten Fahrzeugen reduziert wird. Normalkraft und Umfangskraft sind proportional zueinander.
Wie wirkt die Umfangskraft?
Die Umfangskraft wirkt zum Radius senkrecht. Das bedeutet für eine Berechnung der Umfangskraft wird der Radius benötigt. Der Radius kann aus dem Durchmesser von einem Rad (Reifen, Zahnrad etc.) bestimmt werden. Wenn der Radius über den Durchmesser bestimmt wurde, dann muss nur noch das Moment bekannt sein. Das Moment ist ein Produkt aus Weg und Kraft. Der Weg kann, je nach vorliegender Rechenaufgabe, der Radius sein. Die Umfangskraft ist daher ein Quotient aus Moment und dem Radius.
Wie wird die Umfangskraft berechnet?
Die Umfangskraft berechnet sich aus Kraftmoment (M) und dem Radius (r). Die Formel der Umfangskraft (F) ist F= Kraftmoment (Nm) : Radius (in Meter).
Wenn beispielsweise der Motor einen Kraftmoment von 149 Nm hat, dann ist M=149 Nm. Hat jetzt der Radius des Zahnriemens bzw. der Scheibe einen Außendurchmesser von 315 mm, dann muss zur Berechnung der Umfangskraft der Radius der Scheibe bzw. des Riemens bestimmt werden. Bei einem Außendurchmesser von 315 mm beträgt der Radius 157,5 mm. Der Radius muss nun in die Einheit Meter überführt werden. 157,5 mm sind 0,1575 m. Mit den genannten Angaben können Sie nun die Umfangskraft bestimmen.
Berechnung der Umfangskraft
Bei einem Kraftmoment von 149 Nm und einem Radius von 0,1575 m wird die Umfangskraft wie folgt bestimmt:
F=(149 Nm) : 0,1575 m = 946 N.
Bei der Berechnung der Umfangskraft ist, wie bei anderen Berechnung, die Maßeinheit wesentlich. Aus mm und Nm kann keine Umfangskraft bestimmt werden. Die Maßeinheiten müssen durch Umrechnung angeglichen werden. Diese Tatsache sollte allerdings aus dem Mathematikunterricht bekannt sein. Die Umfangskraft ist sowohl bei Reifen und der Kraftübertragung auf die Straße bestimmbar als auch bei Zahnriemen. Die Umfangskraft wird in der Mechanik bestimmt und gilt als physikalische Einheit. Auch in anderen Fachrichtungen kann die Berechnung der Umfangskraft eine Rolle spielen. Die Kraftübertragung von Reifen auf die Straße ist auch bei Rennwagen und für den Bereich Fahrzeugdesign interessant.
Hat Wirtschaftswissenschaften an der Universität Kassel studiert.
Einzelunternehmer seit Mai 2006 & Chefredakteur von mehreren Webseiten
Geschäftsführer & Gesellschafter der Immocado UG (haftungsbeschränkt)
