Du kennst diese Situation bestimmt: Auf dem Weg in den Urlaub fahren deine Eltern etwas zu schnell und auf einmal blitzt es. Eine ziemlich unangenehme Erfahrung. Denn jeder Autofahrer weiß sofort: Ein Blitzer hat erkannt, dass die erlaubte Höchstgeschwindigkeit überschritten wurde und sofort ein Foto des Autos gemacht. Das könnte teuer werden. Doch wie erkennt er, dass man zu schnell gefahren ist? Und welche Arten von Blitzern gibt es?      

Stationär, mobil oder per Laser: die verschiedenen Arten von Blitzern 

Zunächst einmal musst du wissen, dass es nicht nur den einen Blitzer gibt. Über Jahrzehnte hinweg wurden immer neue Blitzgeräte entwickelt. Der wohl bekannteste ist der stationäre Blitzer. Den hast du bestimmt schon einmal in deinem Heimartort gesehen. Dieses Gerät steht immer an einem festen Ort – meist dort, wo häufig Unfälle passieren. Beim mobilen Blitzer ist das ein bisschen anders: Der steht immer an einem anderen Ort. Der Vorteil dabei: Die Autofahrer wissen nicht, wo ein solches Gerät steht. Und genau diese Ungewissheit soll dafür sorgen, dass man immer und überall mit einem mobilen Blitzer rechnen muss und dementsprechend vorsichtig fährt. Den gleichen Vorteil hat auch die Geschwindigkeitsmessung per Laser: Mit einem Gerät, das so ähnlich aussieht wie eine Pistole, erkennen Polizisten ganz genau, wenn man zu schnell fährt. Oft stellen sie sich dabei auf einen Parkplatz an einer gefährlichen Straße.

Wie funktioniert ein Blitzer?     

Du fragst dich jetzt bestimmt, wie ein Blitzer die Geschwindigkeit eines Autos messen kann. Dafür gibt es verschiedene Methoden. Die meisten Blitzer arbeiten mit der Radartechnik.
Hier werden elektromagnetische Wellen ausgesendet, welche von den Autos reflektiert werden. Die Sensoren im Blitzer erkennen, wie stark gestaucht die Signale zurückgeworfen werden und können damit die Geschwindigkeit berechnen. Andere Methoden sind die Messungen mittels Induktionsschleifen und Piezosensoren, bei denen mehrere Streifen unter der Fahrbahn verlaufen. Beim Überfahren der Sensoren senden diese ein Signal an den Blitzer. Dieser erkennt dann die Geschwindigkeit, indem er die zurückgelegte Zeit zwischen den einzelnen Streifen berechnet. Ist der Fahrer zu schnell, wird das Blitzgerät ausgelöst.

Was passiert, wenn man geblitzt wurde?

Jeder Autofahrer, der schon einmal geblitzt wurde, weiß, wie ärgerlich und oft auch teuer das ist. Je nachdem, wie hoch die zugelassene Geschwindigkeit überschritten wurde, kann man sogar seinen Führerschein verlieren. Doch wer entscheidet darüber? Bei Geschwindigkeitsüberschreitungen zieht die örtliche Bußgeldstelle immer den Bußgeldkatalog zur Hand. Dort sind alle Strafen aufgeführt. Ein Blick in den Katalog zeigt, dass es sich für keinen Autofahrer lohnt, zu schnell zu fahren.

 

Wurde ein Autofahrer geblitzt, erhaelt er einen Bussgeldbescheid
Wurde ein Autofahrer geblitzt, erhält er einen solchen Bußgeldbescheid

 

Beitragsfoto: Adobe Stock // photowahn

Stell dir vor, du bist mit deinen Eltern im Auto auf einer rutschigen Straße unterwegs und ihr möchtet rechts abbiegen. Ihr habt es eilig und deine Mutter fährt etwas zu schnell in die Kurve. Sie muss stark abbremsen und fährt dann wieder normal weiter. So etwas passiert oft in Sekundenschnelle, ohne dass man es richtig wahrnimmt. Früher wäre ein schlimmer Unfall passiert, doch zum Glück geht es heutzutage meistens gut aus. Das liegt an ABS und ESP: Genius erklärt dir, wie diese Assistenzsysteme vor Unfällen schützen können.

Meilenstein in der Automobilgeschichte

Das Anti-Blockier-System (ABS) gibt es schon seit mehr als 70 Jahren. Zu diesem Zeitpunkt arbeitete unter anderem die Firma Bosch daran und brachte die zweite verbesserte Version des Systems 1978 in Serie auf den Markt. Bereits in diesem Jahr baute die Daimler AG das System in die ersten Autos ein. Die Erfindung des ABS war ein wichtiger Schritt für die Autobauer. Das System ermöglichte erstmals das Bremsen in einer Kurve und verhinderte, dass die Räder der Fahrzeuge beim starken Bremsen blockieren und das Auto ins Rutschen kommt.

Was sind ABS und ESP?
Das Umfahren von Hindernissen während des Bremsens auf einer Teststrecke – mit und ohne ABS

Wie funktioniert das ABS?

Bei einer Vollbremsung aus hoher Geschwindigkeit kommen die Räder eines Autos oft ins Rutschen – sie blockieren. Die Folge ist, dass der Fahrer das Auto nicht mehr unter Kontrolle hat. Außerdem kommt das Auto schlechter zum Stehen, da die Bremsen nur bei Haftreibung richtig bremsen können. Wenn die Räder allerdings rutschen, entsteht Gleitreibung. Wie der Name schon sagt: Das Auto gleitet dann auf der Straße und wird schlechter abgebremst.

Das Blockieren der Räder könnte der Fahrer in der Extremsituation verhindern, indem er den Druck auf die Bremse zu den richtigen Zeitpunkten immer wieder anhebt und absenkt. Doch das ist alles andere als einfach und für einen Fahrer in einer Situation, in der er zum Beispiel auf ein Hindernis zufährt, unmöglich. Deshalb greift das ABS für ihn ein und übernimmt die sogenannte Druckmodulation. „Raddrehzahlsensoren“ messen die aktuelle Raddrehzahl und melden sie an ein Steuergerät. Das Steuergerät wertet diese Informationen dann aus. Wenn es feststellt, dass ein Reifen zu blockieren droht, dann kann es den Bremsdruck nur auf diesem einzelnen Reifen reduzieren. Wenn der Reifen wieder läuft, wird der Bremsdruck vom System wieder erhöht, um das Auto so schnell wie möglich abzubremsen. Dadurch, dass die Reifen nicht blockieren und das Lenken weiter funktioniert, kann der Fahrer beim Bremsen sogar ein Hindernis umfahren.

Was sind ABS und ESP?
Hier siehst du wie das ESP reagiert wenn ein Auto übersteuert

Übersteuern und untersteuern

Um dem Fahrer noch mehr Hilfestellung zu geben, wurde das Anti-Blockier-System nach und nach weiterentwickelt. Seit 1995 gibt es das elektronische Stabilitätsprogramm (ESP), das vor Schleudern in Kurven schützt und meist reagiert, bevor der Fahrer überhaupt reagieren kann. Auf nasser oder rutschiger Fahrbahn oder in einer Kurve kann ein Auto auf zwei verschiedene Arten ins Schleudern kommen.

Wenn der Fahrer zu schnell in eine Rechtskurve fährt, kann das Auto übersteuern. Das bedeutet, dass die Hinterräder keinen Kontakt mehr mit der Fahrbahn haben. Dann dreht sich das Auto in die Kurve hinein. Um einen Unfall zu verhindern, bremst das ESP das linke Vorderrad ab und erzeugt damit eine Gegenkraft.

Beim Untersteuern in der Rechtskurve verlieren die Vorderräder den Kontakt mit der Fahrbahn und das Auto droht, nach außen aus der Kurve zu schlittern. In einem solchen Fall bremst das ESP das rechte Hinterrad ab.

Was sind ABS und ESP?
Hier gleicht das ESP ein Untersteuern aus

Wie funktioniert das ESP?

Ähnlich wie beim ABS misst der Raddrehzahlsensor die Raddrehzahl des Autos. Ein Lenkwinkelsensor umfasst den Winkel, in dem das Lenkrad eingeschlagen ist. Beide Sensoren erkennen so, wie der Fahrer das Auto fahren möchte.

Der sogenannte Drehratensensor merkt, wenn das Auto beginnt, sich um die eigene Hochachse zu drehen. Der Beschleunigungssensor vergleicht das tatsächliche Verhalten des Autos mit den einprogrammierten Soll-Werten. Diese beiden Sensoren stellen so, im Gegensatz zu den anderen beiden, fest wie sich das Auto tatsächlich verhält.

Was sind ABS und ESP?
Oft merkt der Fahrer es nur am Kontrolllämpchen, dass das ESP gerade eingreift

Die Sensoren prüfen so insgesamt circa 25 Mal pro Sekunde, ob das Auto in die Richtung fährt, in die der Fahrer auch lenkt. Sie senden alle Informationen an den Systemrechner, der schließlich die Eingriffe an den Bremsen der einzelnen Räder steuert. Und das oft ohne, dass man es überhaupt merkt. Trotzdem sollte man als Autofahrer besonders auf rutschigen Fahrbahnen vorsichtig sein und auf keinen Fall zu schnell fahren. Auch Fahrerassistenzsysteme haben ihre Grenzen und können nicht in allen Situationen schützen.

Fotos: Daimler AG

Kein Oben und Unten

Doch erst einmal schauen wir uns an, was Schwerelosigkeit überhaupt ist. Wenn man den Begriff liest oder hört, denkt man sofort an das Weltall. Gegenstände fliegen dort herum, es gibt kein Oben und Unten mehr. Alles was man nicht festhält oder was nicht gesichert ist, fliegt weg. Astronauten spüren nichts, was sie nach unten zieht. Sie sind dort schwerelos. Das bedeutet, sie spüren keine Schwerkraft mehr. Was aber interessant ist: Die Schwerkraft ist trotzdem da! Klingt widersprüchlich? Ist es aber nicht. Schwerelosigkeit ist nicht nur das Gegenteil von Schwerkraft, sondern beide Phänomene sind direkt miteinander verbunden. Ohne das eine, gäbe es das andere gar nicht.

Gravitationsgesetz

Schwerelosigkeit
Die Schwerkraft der Erde existiert auch im All – trotzdem sind Astronauten schwerelos

Wie bereits der Physiker Isaac Newton im siebzehnten Jahrhundert in seinem Gravitationsgesetz feststellte, hat jeder Körper eine Anziehungskraft. Je schwerer der Körper ist, desto größer ist diese Kraft. Die Erde ist viel größer als der Mond und hat eine viel größere Anziehungskraft. Warum wir dann von der Erde angezogen werden, kannst du dir denken. Doch warum ist das beim Mond nicht dasselbe? Genau das ist der Grund, warum auch Astronauten in ihren Raumkapseln im Weltall schwerelos sind.

Der Mond kreist auf seiner Umlaufbahn um die Erde. Aufgrund seiner schnellen Geschwindigkeit passiert hier das Gleiche, wie wenn du mit einem schnellen Auto um die Kurve fährst: Es zieht dich nach außen. Die unsichtbare Kraft, die du dann spürst, heißt Fliehkraft. Die Fliehkraft, die der Mond auf seiner Umlaufbahn entwickelt, ist so stark, dass sie der Schwerkraft entgegen wirken kann und sie ausgleicht. Genau das passiert, wenn Astronauten mit einem schnellen Satelliten um die Erde kreisen. Die Schlussfolgerung lautet also folgendermaßen: Die Anziehungskraft der Erde ist im Weltall immer noch da. Allerdings wirken ihr andere starke Kräfte entgegen, sodass man sie nicht mehr spürt. Von Schwerelosigkeit spricht man, wenn man der Schwerkraft ausgesetzt ist, sie aber aufgrund der starken Fliehkräfte nicht mehr spürt.

Fallschirmspringer sind schwerelos, bevor sie den Fallschirm aufspannen

Freier Fall

Schwerelosigkeit lässt sich für wenige Sekunden auch auf der Erde beobachten – und zwar im freien Fall. Ein Fallschirmspringer fällt für eine kurze Zeit  lang frei nach unten, bevor er seinen Fallschirm aufspannt. Während dieser kurzen Zeit ist er, wie man in der Physik sagt, gewichtslos. Das bedeutet, dass er in der Luft nicht schwerer wäre, als ein anderer Gegenstand, der mit ihm fallen würde. Du kannst das ausprobieren, indem du ein Buch in die Hand nimmst und damit nach oben springst. Solang du zum Boden zurückfällst, wiegt das Buch in deiner Hand gefühlt nichts mehr. Der Mond, der um die Erde kreist, ist praktisch ununterbrochen im freien Fall, da er ja von der Kraft der Erde angezogen wird. Durch die starke Fliehkraft fällt er aber nicht auf die Erde, sondern um die Erde herum.

Parabelflüge

Du fragst dich jetzt sicherlich, warum du das Schwerelos-Sein noch nicht bemerkt hast. Das liegt daran, dass diese Momente auf der Erde meist nur so kurz sind, dass man sie gar nicht so schnell spüren kann. Forscher nutzen die Schwerelosigkeit, um angehende Astronauten auf den Weltraum vorzubereiten und für Untersuchungen. Deshalb haben sie Falltürme errichtet, um einige Sekunden Schwerelosigkeit zu beobachten. Oft werden aber auch Parabelflüge durchgeführt. Flugzeuge fliegen mit hoher Geschwindigkeit steil nach oben, um dann einige Kilometer frei zu fallen. Die Forscher an Bord erleben dann 25 bis 30 Sekunden lang den Zustand der Schwerelosigkeit. Für sehr viel Geld kann man solche Flüge mittlerweile sogar als Privatperson buchen.

Navigationsgeräte empfangen die Daten von GPS-Satelliten aus dem Weltall / Foto: Daimler AG

Forschung macht’s möglich

Dass die Wissenschaft diese Möglichkeiten hat, im Weltall zu forschen, ist sehr wichtig für uns. Viele Lösungen und Innovationen aus der heutigen Zeit haben ihren Ursprung in der Weltraumforschung. Beispielsweise das aerodynamische Design der LKW von Daimler basiert auf einer NASA-Technologie. Es bewirkt, dass die LKW beim Fahren weniger Luftwiderstand haben.

Es gibt aber noch eine andere ganz wichtige Sache, die es ohne unsere Satelliten, die im Weltall schwerelos um die Erde kreisen, nicht gäbe: Navigationssysteme. Mittlerweile können wir mit den GPS-Signalen aus dem All Daten auf den Zentimeter genau berechnen. Diese genauen Daten ermöglichen es dem Autobauer, das autonome Fahren weiterzuentwickeln. Denn die GPS-Technologie hilft den Autos, ohne Fahrer sicher auf den Straßen zu verkehren.

Bild: Daimler AG

Wir verraten dir zunächst einmal, woher Wolken eigentlich kommen und was sie genau sind. Sie sind Ansammlungen von winzig kleinen Wassertröpfchen, die gemeinsam in der Atmosphäre schweben:als Wolke. Aber wie wird Wasser zu schwebenden Tröpfchen? Der Trick der Natur steckt im Verdampfen.

FLUGKÜNSTLER

Wolken
Von der flüssigen Form verdampft Wasser und steigt mit warmer Luft nach oben
  • Durch die Wärme von Luftmassen oder der Einwirkung von Sonnenstrahlen erhitzt sich Wasser und wird zu Dampf.Dieser ist dann aber noch keine Wolke.
  • Das aufgedampfte Wasser steigt Richtung Himmel, denn es ist an die warme Luft gebunden und diese ist leichter als andere Luftmassen.
  • Dort oben kühlt die Luft ab und dann passiert es: Die Tropfen kondensieren zu Wolken.

Den Vorgang „Kondensieren“ kennst du vom Nudeln kochen. Wenn du deine Hand über das kochende Wasser hältst, wird deine Handfläche langsam ganz schön nass. Wie du merkst, kondensiert der Wasserdampf wieder zu Tropfen. Das ist also das Geheimnis, wie Wolken entstehen. Die nächste Frage ist aber, wie schnell sie wirklich sind.

WOLKENTACHO

Tacho
Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs lässt sich im Cockpit überprüfen

Das Märchen, dass Wolken immer so schnell sind, wie die umgebende Luft, ist nicht wahr. Denn sie können sich langsamer oder sogar schneller als der Wind bewegen. Das hängt davon ab, wie Druck, Temperatur und Luftfeuchtigkeit schwanken. Wusstest du, dass sich eine Wolke auch gegen den Wind bewegen kann? Außerdem ist es auch von großer Bedeutung, auf welcher Höhe die Wolken ziehen. Denn es gilt die Faustregel: je höher, desto schneller. Nun lässt Genius aber die Zahlen sprechen:

AUTO VS WOLKE

Die meisten Wolken haben eine Geschwindigkeit von 40 bis 60 Kilometern pro Stunde. Das trumpft eine Gewitterwolke aber mit links. Zwar kommt es dir vielleicht so vor, als würde sie ewig an Ort und Stelle bleiben, allerdings erreicht sie erstaunliche Geschwindigkeiten. Bis zu 100 Stundenkilometer. Doch selbst diese Wolkenart kann noch von einer anderen eingeholt werden. Und zwar von Wolkenschleiern in Starkwindbändern. Gäbe es einen Wolkentacho, würde dieser voll ausschlagen auf 120 Stundenkilometer.

Wolken_Wettrennen (2)
Wolken fliegen teilweise so schnell wie Autos fahren

Es kommt also ganz auf den Autofahrer an. Sollte er nicht gerade in Schrittgeschwindigkeit durch das Wohngebiet schleichen, kann er es mit den Wolken aufnehmen. Sie können so lange mit dem Fahrer mithalten, bis er auf der Autobahn Gas gibt und schneller als 120 Stundenkilometer fährt. Und dank Besonderheiten an Daimler-Fahrzeugen, wie den Panorama-Dächern, kannst du die Wolken sogar während der Fahrt beobachten. Wegen der großen Entfernung kannst du zwar nicht einschätzen, wer gerade die Nase vorn hat, aber noch mehr Fahrspaß bringt das imaginäre Rennen allemal.

 

Beitragsbild: Syda Productions, www.shutterstock.com
Bild 1 und 2: Daimler AG
Bild 3: Oleksandr Rybitskiy, www.shutterstock.com