Beschleunigungsmessungen beim Fahrradfahren mit GPS Jasmin Kupisch Dennis Loosen

Inhaltsverzeichnis ● Transit ● GPS ● Versuchsdurchführung ● Beobachtungen ● Auswerung ● Genauere Betrachtung ● Messfehler

Transit ● Erstes Satellitennavigationssystem ● Entwicklung ab 1958 ● Im Einsatz 1964 ● Zivil Nutzbar ab 1967 ● Außer Betrieb seit Dezember 1996 ● Genauigkeit: 15m - 500m

GPS ● Entwicklung startete 1973 ● Start des 1. Satelliten: 1978 ● Start des letzten Satelliten 1. Generation: 1985 ● Volle Bereitschaft wurde 1995 erreicht

GPS ● Positionsbestimmung ● Hauptteill des Nuclear Detection System ● Zivil nutzbares Signal ● Militärisches verschlüsseltes Signal

GPS ● Genauigkeit bis Mai 2000: kleiner 100m ● Abschaltung der Selective Availability im Mai 2000 ● Genauigkeit heute: unter 10m ●

GPS ● Satellit sendet Ort und Uhrzeit ● Aus Signallaufzeiten wird eigene Position berechnet ● 4 Satelliten nötig, 3 für den Ort, einer für Zeit

GPS Geschwindigkeitsbestimmung: ● Dopplereffekt ● Numerische Differenzierung des Ortes ● nach der Zeit

Versuchsdurchführung ● Rennrad 24 Gängen ● Dabei 17 verschiedene Übersetzungen ● 7 hatten nur sehr geringe Unterschiede ● GPS Uhr ● Gerade Strecke von ca. 200m

Versuchsdurchführung ● 3 Zahnkränze vorne mit ● 52, 42 und 30 Zähnen ● 8 Ritzel hinten mit ● 24, 22, 20, 18, 16, 15, 14, 13 Zähnen ● In der Auswertung werden diese als Zahlenpaare in der Form Kranz Ritzel genannt. z.B für den kleinsten Gang

Versuchsdurchführung ● Die Übersetzungen sind insgesamt recht gleichmäßig verteilt mit einem Faktor von 1,01 bis 1,1 ● Auf dem gleichen Zahnkranz liegt der Faktor teilweise etwas höher, bis 1,15 ● Bei idealer Schaltreihenfolge überschneiden sich 1. und 2. Ritzel, bzw. 2. und 3.

Versuchsdurchführung Bei jeder Messung: Beschleunigung aus dem Stand bis ● Maximale Trittfrequenz erreicht wurde ● Strecke ausging ● Kraft nicht mehr reichte ● 20 Messungen für 19 verschiedene Übersetzungen

Versuchsdurchführung Probleme bei der Messung: ● Nässe ● Start mit v(0)=0 meist schlecht möglich ● Schwere Unterscheidung zwischen guter und schlechter Messung

Beobachtung ● Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zeit ● Def.: Beschleunigung: Beschleunigung ist Geschwindigkeitsänderung pro Zeitintervall ● Steigung im Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm

Auswertung Man muss entscheiden, was für einen bei der Beschleunigung des Fahrrads wichtig ist.

Die höchste durchschnittliche Beschleunigung erhält man in einem kleinen Gang. Übersetzung: (Gang 2) Die kleinste durchschnittliche Beschleunigung erhält man in einem großen oder dem kleinsten Gang. Übersetzung: (Gang 21) oder (Gang 1) Durchschnittliche Beschleunigung

Genauere Betrachtung In den kleineren Gängen hat man zu Beginn eine gute Beschleunigung. Allerdings sollte man früh in einen höheren Gang schalten. Bei hohen Gängen ist die Beschleunigung zu Beginn gering. Hat man das Rad in Bewegung gesetzt, so kann man lange gleichmäßig Beschleunigen und erhält eine hohe Geschwindigkeit.

Bei mittleren Gängen wird die Beschleunigung mit jedem Tritt besser. Die Zuordnung von Geschwindigkeit und Zeit erfolgt dabei praktisch quadratisch. Man kann also bei gleichbleibendem Gang schnell eine hohe Geschwindigkeit erreichen.

Wetter: Bei der Messung war der Himmel stark bewölkt Menschlich: Kräfte schwinden mit jeder Beschleunigung Achtung!-Messfehler