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Schwerpunkt und Ladung
Jeder Körper hat einen Schwerpunkt. In ihm denkt man sich die Masse des Körpers vereinigt. Es ist der Punkt, an dem man einen Körper anheben müsste, damit er im Gleichgewicht bleibt.
Bei dem abgebildeten Feuerwehrfahrzeug ist der Schwerpunkt nicht genau in der Mitte, sondern dorthin verschoben, wo sich die schweren Bauteile, die Gerätschaften und der Wassertank befinden. Der Schwerpunkt des leeren Fahrzeugs liegt an einer anderen Stelle als der des beladenen.
Im Schwerpunkt greifen theoretisch alle Kräfte an, so auch die Gewichtskraft. Solange das Fahrzeug sich nicht bewegt, ist das die einzige Kraft. Würde man die Vorderachse eines Fahrzeugs hochheben, so bliebe es mit der Hinterachse am Boden. Hebt man die Hinterachse an, so bleibt die Vorderachse am Boden stehen. Würde man jedoch exakt am Schwerpunkt das Fahrzeug unterstützen, dann würde es im Gleichgewicht bleiben und sich vom Boden abheben lassen.
Die Schwerpunkthöhe eines Lastkraftwagens ist stark von der Aufbauhöhe abhängig. Wird z. B. ein Feuerwehrfahrzeug beladen und bestückt, so verlagert sich der Schwerpunkt nach oben.
Fliehkraft
An dem Gesamtschwerpunkt greift das Gesamtgewicht senkrecht nach unten wirkend an. Abgestützt wird diese Gewichtskraft über die Achsen bzw. die Räder.
Es gibt einen physikalischen Grundsatz der sagt, dass jede Masse, die sich in Bewegung befindet, diesen Bewegungszustand auch beibehalten möchte. Eine Änderung des Bewegungszustands ist nur dann erreichbar, wenn man über eine bestimmte Zeit eine Kraft auf die Masse einwirken lässt. Dieser Grundsatz gilt auch bei einem Fahrzeug; es hat eine Masse, und wenn es Geschwindigkeit aufgenommen hat und eine gerade Strecke befährt, so befindet sich das Fahrzeug in einem Beharrungszustand (Geschwindigkeit und Richtung), der nur durch Einwirken von Kräften geändert werden kann. Eine solche Kraft ist beispielsweise die Kraft, die beim Einschlagen der Vorderräder als Seitenkraft auf das Fahrzeug wirksam wird. Nach einem weiteren physikalischen Grundsatz hat jede Kraft eine gleich große, entgegengesetzt wirkende Gegenkraft zur Folge.
Diese Gegenkraft als Folge des Lenkeinschlages gibt es auch beim Fahrzeug, und zwar handelt es sich um die Fliehkraft, die man sich vereinfacht am Schwerpunkt angreifend vorstellen kann. Jeder spürt die Wirkung der Fliehkraft in der Kurve am eigenen Körper, der in Richtung Außenseite der Kurve gezogen wird. Lose auf dem Armaturenbrett liegende Gegenstände rutschen ebenfalls zur Kurvenaußenseite. Das Auftreten dieser Kraft kann in der Praxis beobachtet werden, wenn beispielsweise Gepäckstücke aus der Ablage rutschen.
Ebenso wie im Schwerpunkt des Fahrzeugs wirkt auch auf den Fahrzeuginhalt eine Kraft, die nach außen zieht. Bezogen auf ein Feuerwehr-Einsatzfahrzeug kann bei flotter Kurvenfahrt die Fliehkraft 40 % der Gewichtskraft des Fahrzeugs ausmachen. Bei einem Fahrzeuggewicht von 18 t (die resultierende Gewichtskraft entspricht 180 kN) sind das 72 kN, also die Kraft, die von 7,2 t ausgeübt werden. Diese Kraft muss zusätzlich über die Reifen auf die Fahrbahn abgestützt werden.
Über die Fliehkraft muss man noch wissen, dass sie eine besondere Eigenschaft hat, die physikalisch begründet ist. Man sollte eigentlich annehmen, dass dann, wenn die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs von 20 km/h auf 40 km/h in der Kurve erhöht wird, sich auch die Fliehkraft verdoppelt. Das ist jedoch nicht so, sondern die Fliehkraft wächst auf das Vierfache; verdreifacht man die Geschwindigkeit, dann wächst die Fliehkraft auf das Neunfache. Man nennt dies ein quadratisches Wachsen der Kraft. Dieses Verhalten bedingt, dass oft schon ein leichtes Steigern der Geschwindigkeit in der Kurve zum Umkippen oder Schleudern des Fahrzeugs führen kann.
Die Fliehkraft stützt sich dann, wenn das Fahrzeug in die Kurve eingelenkt hat, über Vorder- und Hinterreifen gegen die Fahrbahn ab. An den Reifen werden Reibkräfte Fv und FH übertragen. Wird die Fliehkraft FF größer als die Reibkräfte, dann kommt das Fahrzeug ins Schleudern. Sind die Reibkräfte an den Rädern groß, der Schwerpunkt aber hochliegend, dann kann das Fahrzeug kippen, bevor die Räder wegrutschen.
Kippkante
Was mit Kippkante gemeint ist, kann man am besten an einer Kiste erkennen. Will man sie k...
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