AW: Erhöht sich Reifendruck bei Belastung?
Zu ersterem ...
Zum Zweiten ...
Was denn los? Du hast es doch kapiert!
Nochmal zurück zum Ballon, weil dieses Beispiel jeder versteht.
Wer schon einmal einen solchen aufgeblasen hat, wird gemerkt haben, daß man kurz vorm Platzen des Ballons mehr Kraft aufwenden mußte, um Luft hineinzubekommen. Der Ballon kann also eine Druckerhöhung nicht beliebig mit einer Volumenvergrößerung kompensieren, aber DANN erst bliebe der Druck immer gleich. In der Realität steigt der Druck an, je mehr das Material des Ballons gedehnt wird. Übe ich nun mit der Hand eine Belastung aus, dann dehnt sich der Ballon seitlich stärker aus. Der Druck im Ballon steigt, bis er platzt.
Bei
Reifen ist dies auch so. Nur haben diese eine stabilere Hülle als ein Ballon, können sich weniger ausdehnen, das Prinzip aber ist gleich. Druckunterschiede bei normaler Belastung sind minimal, da die Volumenänderung durch die Belastung auch nur minimal ist. Das hatten wir schon.
Nun zum LKW-
Reifen. Dieser ist so konstruiert, daß er enorm hohe Drücke aushalten kann. Dies ist nötig, da er sich nur wenig unter Belastung verformen darf. Er muß 1000e km halten, wenn das Profil am Ende ist, wird nochmal nachgeschnitten, und der
Reifen rollt weiter. Das Material sollte also wenig gewalkt werden.
Wenn sich der Druck bei einem mit 9bar "gefüllten" LKW-
Reifen unter Beladung KAUM erhöht, so liegt das eben an dem enorm hohen Druck. D.h. der
Reifen verformt sich kaum, es kommt zu kaum einer Volumenminderung. Würde man selbigen
Reifen mit 3 bar aufpumpen, so käme es unter Belastung zu einer stärkeren Volumenminderung, der Druck stiege stärker an, und zwar so weit, daß der Druck im
Reifen den LKW in der Schwebe hält (die Steifigkeit der Reifenflanken vernachlässige ich jetzt mal).
Ein Beispiel aus der Luft gegriffen, nicht berechnet:
1. Ein LKW, beladen mit 20 Tonnen. Keine Luft auf den
Reifen. Er steht auf den
Felgen.
2. Ich
pumpe Luft auf. Bei 4 bar (?) beginnt die Felge, sich zu heben, der LKW schwebt auf dem Luftpolster. Ich
pumpe weiter auf, und so lange das Volumen sich ohne weiteren Widerstand erhöht (d.h. die
Reifen werden praller, der LKW kommt höher), bleibt der Druck konstant.
3. Die
Reifen sind nun auf das maximale Volumen aufgepumpt, mit 4 bar. Der LKW könnte nun fahren, aber nur, wenn er jetzt nicht weiter beladen würde.
3.1. Er wird weiter beladen bis 40 Tonnen- die
Reifen werden wieder eingedrückt, bis ich sie weiter aufpumpe, V sinkt, es stellt sich immer ein Gleichgewicht zwischen Innendruck des Reifens und der Beladung her, in dem Fall bei 7 bar (?). Ich gebe wieder Luft hinzu, V steigt, p bleibt gleich, bis Vmax erreicht ist.
3.2. LKW wird nicht weiter beladen, Vmax des Reifens kann bei 4 bar erreicht werden.
4. Man kann Vmax des Reifens also immer mit einem Mindestdruck erreichen(bis auf eine geringe Elastizität, die dem
Reifen bei weiterem Aufpumpen noch weitere geringe Ausdehnung erlaubt), der sich irgendwie proportional zur Belastung verhält. Bei diesem Mindestdruck ist ein Gleichgewicht hergestellt, der Reifeninnendruck hebt die Last des LKW buchstäblich auf.
5. Erhöhe ich den Reifendruck weiter, bis 9 bar (?), so ist dieses Gleichgewicht nicht mehr gegeben, V kann nicht mehr steigen. Der Druck im
Reifen ist also viel höher, als die maximale Beladung des LKW benötigte, um vom Luftpolster getragen zu werden.
DAHER wird es bei einem stark überhöhten Druck bei Belastung kaum eine Druckerhöhung geben. Das ist so, als würde man auf ein RR mit 10 bar ein Kind setzen... der
Reifen wird sich kaum eindrücken, der Druck also kaum steigen. Und auch ein Erwachsener wird diesen
Reifen nicht sonderlich eindrücken können, da der Reifendruck so bemessen ist, daß nicht jede Bodenwelle gleich zur Felge durchschlägt.
Druckerhöhung bei Belastung ist also immer auch eine Frage des Anfangsdrucks, d.h. ob eine Zunahme der Belastung zu einer Volumenminderung führt oder nicht.
@Tozzi: Das war die Begründung für Dein Beispiel aus der Praxis. Und ich habe den Begriff E-Modul falsch verwendet. Asche auf mein Haupt. Bei Gummi kann man (wahrscheinlich?) nicht von linear elastischem Verhalten ausgehen. Umgangssprachlich vom E-Modul als Kraft zu reden, halte ich hingegen nicht für so falsch. Es ist der Widerstand, den ein Körper seiner Verformung entgegensetzt. Kraft und Gegenkraft- umgangssprachlich. Und- natürlich- DER E-Modul.
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Könntest den Test ja mal mit dem 3-stelligen Manometer machen! Ist ja ganz einfach.
