Die Physik des Motorradfahrens

Was ist Masse? Vielleicht erinnerst du dich an den Physikunterricht, vielleicht nicht. Jedenfalls messen wir die Masse in derselben Einheit, mit der wir Gewicht beschreiben. Die Masse geben wir der Einfachheit halber in der Größeneinheit Kilogramm an. Eine Rolle spielt in diesem Kapitel vor allem die Masse des Gesamtgewichts, also dein Motorrad, du und sämtliche Zuladung gemeinsam, weil dieser Wert im Wesentlichen bestimmt, wie viel du, meistens von deinen Reifen umgesetzt, kontrolliert bewegen willst und musst, damit das Motorrad dorthin fährt, wohin du willst und musst.

Aber viel wichtiger: umso mehr müssen deine Reifen auf den Boden bringen beim Beschleunigen. Umso mehr müssen aber auch, wenn diese Masse in Bewegung ist, deine Bremsen verzögern und umso mehr müssen auch das deine Reifen auf den Boden bringen. Und umso mehr muss bei einer Kurvenfahrt vom Weg abgebracht werden, denn es ist in unserem Universum ein Grundsatz, dass eine Masse eigentlich immer geradeaus mit gleicher Geschwindigkeit sich bewegen will. Natürlich müssen auch in der Kurve unsere Reifen diese Kursänderung umsetzen. Und je höher die Masse, desto schwieriger dieser Auftrag für die Reifen.

Dass unsere Reifen all das können, dabei hilft uns die Schwerkraft. Also die Gravitation der Erde zieht uns und das Motorrad usw., also diese Masse des Gesamtgewichts, Richtung Erdmittelpunkt. Sie zieht uns auf den Boden, auf den Asphalt. Und nur unsere Reifen berühren den Asphalt, übrigens jeweils auf einer Fläche, so groß wie eine Scheckkarte. Das Gute dabei: je mehr Kilogramm, desto mehr Masse wird auch auf den Boden gedrückt. Genau das nehmen wir als Gewicht wahr, das steht auf der Waage. Wir gehen einmal davon aus, dass der Schwerpunkt dieses Systems in Ruhe, also im Stand, genau zwischen den beiden Radachsen liegt. Somit drücken 50% des Gesamtgewichts den Vorderreifen und 50% den Hinterreifen auf den Boden.

Ein großes Projekt verlangt nach großen Partnern - weshalb wir uns entschieden, für unsere Berichteserie Motorradfahren lernen mit hochwertigen Herstellern wie Honda, Metzeler, Stadler und SW-Motech zusammen zu arbeiten. Für einen feinen Querschnitt durch die aktuellen Motorradkategorien haben wir von Honda eine einsteigerfreundliche CB500 Hornet, eine sportliche CBR650R sogar mit E-Clutch (muss man mal probiert haben!) und als Referenz für das Adventure-Segment eine CRF1100L Africa Twin Adventure Sports mit elektronisch verstellbarem Fahrwerk gewählt. Bestückt wurden alle Bikes mit Taschen oder Tankrucksäcken von SW-Motech, damit wir diverse Utensilien, die wir bei unseren Fotofahrten brauchten, gut verstauen konnten. Da wir natürlich nicht wussten, wie das Wetter wird, vertrauten wir bei der Kleidung auf Highend-Ware von Stadler Bekleidung, die dank GoreTex-Material und innovativen SASS-Belüftungsöffnungen sowohl bei nasskaltem als auch bei heißem Wetter ausgezeichnet funktionieren. Schließlich wollten wir auch bei den Reifen nichts dem Zufall überlassen, für unsere Vorführ-Fahrten wurden auf allen drei Maschinen Qualitäts-Pneus von Metzeler aufgezogen. Und ja, richtig vermutet, natürlich hat mit allen vier Herstellern alles problemlos funktioniert!

Was jetzt beim Losfahren passiert, ist, dass der Motor den Hinterreifen schneller machen will. Dagegen hat einmal die sogenannte Trägheit etwas. Das heißt, dass der Hinterreifen nach vorne will, das Motorrad will aber eigentlich stehenbleiben. Diese Trägheit wird zusammengefasst im Schwerpunkt. Dieser liegt deutlich höher als die Reifenaufstandsfläche (der Latsch). Deswegen bäumt sich das Motorrad beim Beschleunigen auf, vereinfacht formuliert: unten, bei der Berührungsfläche des Hinterreifens, will der Motor das Motorrad nach vorne beschleunigen und oben hält die Masse auf Höhe des Schwerpunkts dagegen. Je mehr der Motor beschleunigt und je mehr der Hinterreifen diese Beschleunigung auf den Boden bringt, desto mehr will das Vorderrad nach oben. Je höher und näher zur Hinterachse der Schwerpunkt liegt, desto früher passiert es dann auch, dass der Vorderreifen sich nach oben bewegt. Vorausgesetzt, dass der Reifen diese Beschleunigung auf den Boden bringt. Auch dafür gibt es eine physikalische Größe, wir nennen sie Reibbeiwert µ. Damit es leichter zu besprechen ist, nehmen wir an, dass wir mit total griffigen Reifen auf total griffigem, ebenem Asphalt unterwegs sind. Wäre es hier nämlich rutschig, wenn etwa Sand auf der Straße lege, dann würde der Reifen durchdrehen und die Haftung verlieren.

Jedenfalls halten wir fest: Wenn wir beschleunigen, bewegt sich das Motorrad nicht nur nach vorne, sondern das Vorderrad auch nach oben. Das hat einerseits die Folge, dass unser Vorderrad bei zunehmender Beschleunigung immer weniger auf den Boden gedrückt wird und das Hinterrad immer mehr. Die sogenannte Achslastverteilung ändert sich, also das Verhältnis, wie viel Prozent unserer Masse drücken das Vorderrad auf den Boden und wie viel Prozent das Hinterrad. Das ist wichtig, denn wie viel unsere Reifen von unseren Wünschen auf den Boden bringen können, ist nicht nur von der Griffigkeit des Bodens und von der Performance unserer Reifen abhängig, sondern auch davon, wie viel unsere Reifen auf den Boden gedrückt werden, wir nennen das Anpressdruck. Außerdem kann sich beim Beschleunigen diese Achslastverteilung sogar so sehr verändern, dass hinten 100% und vorne 0% andrücken. Kontrolliert ausgeführt sagt man dazu Wheelie und unkontrolliert wird es ein Überschlag: nach hinten, wenn du nicht rechtzeitig vom Gas gehst, das musst du wissen!

Die Veränderung der Achslastverteilung könnten Zuschauer von der Seite beim Beschleunigen auch sehen. Die hinteren Stoßdämpfer würden dann nämlich einfedern und die vorderen ausfedern. Die träge Masse deines Körpers will natürlich auch nicht beschleunigen, deshalb musst du dich beim Gasgeben am Lenker festhalten, andernfalls würdest du einfach nach hinten purzeln!

Wie bereits besprochen, möchte den Gesetzen der Physik folgend die Masse des Gesamtgewichts, wenn sie einmal in Bewegung ist, grundsätzlich geradeaus weiter fahren. Kommt jetzt also eine Kurve, musst du dich durch das Setzen eines Lenkimpulses gegen diesen Drang deiner Masse (nach außen) in die Kurve (nach innen) hineinlegen. Diese Scheinkraft, dass die Masse geradeaus weiter möchte und dich somit an den Kurvenaußenrand drängt, nennen wir Fliehkraft. Am Motorrad in einer Rechtskurve nimmst du das wahr, als würde das Motorrad nach links wollen, du lehnst dich aber dagegen, nach rechts.

Das blöde dabei ist: diese Fliehkraft steigt bei gleichem Radius quadratisch zu deiner Geschwindigkeit. Heißt in der Praxis: Wenn du ein wenig schneller fährst, musst du dich viel mehr in die Kurve legen, wenn du diesen Radius fahren willst. Und deine Reifen haben viel mehr zu tun. Leider haben deine Reifen in Schräglage ganz schlechte Karten, denn je mehr die Fliehkraft dich nach außen drückt (also je schräger du fahren musst) desto weniger wird dein Reifen von der Schwerkraft auf den Boden gezogen, desto weniger Anpressdruck hat er also und desto weniger kann er von seiner Performance auf den Boden bringen. Dadurch wird jeder Zusatzauftrag, etwa langsamer oder schneller, in Schräglage für den Reifen äußerst problematisch.

Praktisch genau das Gegenteil von Beschleunigen ist das Bremsen. Physiker nennen das auch Verzögern oder Negativbeschleunigen. Sinngemäß passiert das gleiche wie beim Beschleunigen nur in die andere Richtung. Mit einem Unterschied: Beim Bremsen versuchen beide Reifen, die gewünschte Verzögerungsleistung auf den Boden zu bringen.

Bisher haben wir nur über die Physik auf einer komplett ebenen Straße gesprochen. Nicht jede Straße ist aber komplett eben. Manchmal gibt es Hebungen und Senkungen. In solchen Situationen musst du berücksichtigen, dass die Masse deines Gesamtgewichts ja auch in diesem Fall geradeaus weiterfahren will. Kommt jetzt also eine Bodenwelle, wir nennen sie in diesem Beispiel kleiner Berg, denn nichts anderes ist das ja, drückt dich deine Masse sozusagen beim bergauf-Teil der Welle weiter in die bisherige Bewegungsrichtung, also eigentlich gegen den kleinen Berg. In dieser Phase hast du dadurch mehr Anpressdruck. Klingt nicht schlecht, mehr Anpressdruck bedeutet ja, dass deine Reifen hier mehr Haftung übertragen können.

Nicht so gut wird es dann beim bergab-Stück. Da nämlich du und dein Motorrad mittlerweile eine andere Bewegungsrichtung haben, nämlich bergauf, will auch in diesem Fall die Masse in diese Richtung weiterfahren, also bergauf. Es geht aber jetzt leider bergab. Somit vermindert sich dein Anpressdruck beim Hinunterfahren! Der schlimmste Fall wäre dann der Sprungschanzen-Effekt. Ein Rad oder beide Räder heben ab und du kannst überhaupt keine Kräfte mehr übertragen. Nicht bremsen, nicht lenken, nicht Beschleunigen. Verstärkt wird dieser Effekt zusätzlich, wenn dein bergauf eingefedertes Fahrwerk (auch die Reifen!) genau in diesem Moment, sozusagen am Gipfel des kleinen Bergs, ausfedert und dich mitsamt deinem Motorrad Richtung Himmel katapultiert. Gute Fahrwerke versuchen genau das zu verhindern.

Auch wenn das 1000PS Nachschlagewerk nicht auf einmal sondern bis Ende des Jahres immer weiter ergänzend erscheint, ist es am Ende eine große, einem Lexikon ähnliche, Database, in der man nach Kapiteln und Absätzen geordnet auf die häufigsten Fragen, die in den 1000PS-Foren in den letzten Jahren gestellt wurden, eine Antwort findet.

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