Reibung und Reibungskräfte


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Grundlagen

Wenn zwei oder mehr Körper an einander haften, rollen oder gleiten, dann tritt Reibung auf. Zwischen den beteiligten körpern wirken als Folge sogenannte Reibungkräfte, diese Kräfte schränken die Bewegungsfreiheit der Körper ein und hemmen oder verhindern diese. In diesem Beitrag wird es um die physikalische Behandlung der Reibung und die damit einhergehenden Reibungkräften. Doch bevor wir mit dem Thema beginnen, solltest du bei Bedarf die folgenden Themen wiederholen:

Reibung

Sind zwei Körper in Kontakt zu einander, egal ob sie gleiten, rollen oder nur aufeinander liegen, dann entsteht Reibung. Unter dem Begriff Reibung fasst man verschiedene Kräfte zusammen, die dazu führen das sich die Körper nicht frei bewegen können. Der Ursprung der Reibung beruht in der klassischen Physik auf die Beschaffenheit der Kontaktflächen. Bei rauen Oberflächen sind größere Kräfte nötig um die beteiligten Körper zu bewegen. Bei glatten Flächen sind kleinere Kräfte ausreichend um eine Bewegung der Körper zu ermöglichen.

Man unterscheidet folgende Arten der Reibung:

  • Haftreibung \(F_{HR}\) ist dann vorhanden, wenn ein Körper auf einer Unterlage ruhen bleibt, obwohl eine Kraft versucht ihn zu bewegen. Die Haftreibungskraft ist die Kraft die solange wirkt, bis die Zugkraft den Körper ruckartig in Bewegung setzt.

  • Die Gleitreibung \(F_{GR}\) wirkt dann, wenn ein Körper über eine Oberfläche gleitet. Die Gleitreibung wirkt stets der Bewegung entgegen. Die Gleitreibungskraft ist kleiner als die Haftreibungskraft.

  • Rollreibung \(F_{RR}\) tritt auf wenn ein Körper auf einen anderen Körper oder auf einer unterlage abrollt. Die Rollreibung ist deutlich kleiner als die Haftreibung und Gleitreibung daher ist das Rad ein sehr effektives Fortbewegungsmittel.

  • Strömungswiderstand tritt auf wenn bei der Reibung, Gase und Flüssigkeiten eine Rolle spielen. Eine besondere Art der Strömungswiderstand ist der Luftwiderstand, der entsteht wenn sich ein Körper in der Luft bewegt.

Reibungskräfte sind in manchen gebieten notwendig und in anderen unerwünscht. Eine genügend große Haftreibung zwischen dem Reifen eines Autos und der Straße ist notwendig um ein sicheres Bremsen und Fahren zu ermöglichen. Ebenso sollte die Haftreibung zwischen unseren Schuhen und der Straße groß genug sein um ein ausrutschen zu verhindern. Unerwünscht ist jedoch der Luftwiderstand der zwischen einem fahrenden Auto und der Luft herrscht. Durch den Luftwiderstand steigt der Spritverbrauch des Auto erheblich.

Reibungskräfte können vergrößert werden duch:

  • Aufrauung der Kontaktflächen,

  • Vergrößerung der Normalkraft, ...

Man kann Reibungskräfte verkleinern durch:

  • Verkleinerung der Normalkraft,

  • Verkleinerung der Kontaktflächen,

  • Verwendung von Schmiermittel,...