Vier Verrückte auf dem Eis

Von Helge Pedersen
Eisspeedway
Franz Zorn: Die Physik ist mit ihm

Franz Zorn: Die Physik ist mit ihm

«Eisspeedway», sagt Franky Zorn, «das sind vier Wahnsinnige auf einer Eisbahn, mit Bikes ohne Bremsen und drei Zentimeter langen Spikes an den Reifen.» Und was sagt die Physik?

Franky Zorn führt es perfekt vor: Die grössten Schräglagen im Motorradsport werden im Eisspeedway erreicht. Beifahrer ist dabei die Physik. Und damit man auf zwei Rädern durch eine Kurve fahren kann, muss man (aus Sicht des Fahrers) zwei Kräfte ins Gleichgewicht bringen: die Zentrifugalkraft FZ, die Fahrer und Bike nach aussen drängt; sie hängt von der Gesamtmasse m, dem Quadrat der Geschwindigkeit v und dem Kurvenradius r ab. Und die Gewichtskraft FG, die proportional zur Fallbeschleunigung wirkt (g ˜ 10 m/s2) und senkrecht nach unten zeigt.

Beide Kräfte setzen am Gesamtschwerpunkt (KSP) von Fahrer und Bike an und stehen normal aufeinander. Die daraus resultierende Gesamtkraft Fges muss genau durch die Auflagefläche der Reifen zeigen, damit das Motorrad weder nach innen noch nach aussen kippt. Wie stark das System Bike und Fahrer geneigt ist (Winkel), hängt von der Fliehkraft ab und somit von Kurvenradius und Geschwindigkeit.

Der springende Punkt: Gegen die Zentrifugalkraft wirkt zwischen Rädern und Boden die Reibungskraft FR, auch Seitenführungskraft genannt. Diese hängt unter anderem vom Reibungskoeffizienten μ ab. Die Zentrifugalkraft kann maximal so gross werden wie diese Reibungskraft, sonst fliegen Bike und Fahrer aus der Kurve.

Nehmen wir den Extremfall, also FZ = FR. Nun lässt sich ein überraschend einfacher Zusammenhang zwischen Reibungskoeffizient und Schräglage angeben: Der maximale Neigungswinkel ist einzig vom Arkustangens des Reibungskoeffizienten abhängig. Normaler Gummi auf Beton hat ein μ von 0,65. Mit einem Fahrrad können sie sich daher maximal um 33 Grad neigen. Der Extremwert für einen weichen Motorradrennreifen liegt für μ bei 1,2.

Das ergibt einen Neigungswinkel von 50 Grad. Niemand liegt aber so schräg wie die Eisspeedwayfahrer. Diese neigen sich um etwa 70 Grad - da schleift schon fast der Lenker am Boden - was einem Reibungskoeffizienten von knapp 3 entspricht. Das ist keine «klassische» Reibung mehr: Die extreme Haftung wird - bei Zorn - durch 290 exakt 28 Millimeter lange Spikes ermöglicht.

Beeindruckt? Oder mathematisch überfordert? Schauen Sie sich die Eisritter am besten live an. Dann erklärt sich die Physik von alleine.

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