Alles rund um Reibung
Warum wird ein Auto eigentlich langsamer, obwohl man nicht bremst und wieso können wir Schlittschuhlaufen? Erfahre hier das Wichtigste, was es über Reibung, Reibungskräfte und die verschiedenen Reibungsarten zu wissen gibt.
Was ist Reibung?
Reibung ist für uns enorm wichtig, denn ohne diese, wäre es uns unter anderem nicht möglich zu laufen, da wir sonst immer ausrutschen würden, oder mit dem Auto zu bremsen.
Daher lässt sich sagen, dass Reibung immer zwischen zwei sich berührenden Körpern bzw. Gegenständen besteht und abhängig von der Kraft, welche die Körper aufeinander ausüben, sowie von der Beschaffenheit der Kontaktflächen (z. B. ob diese rau oder glatt sind) ist.
Die Kräfte, welche währenddessen durch die Reibung auf die Körper wirken, werden als Reibungskräfte bezeichnet und wirken immer entgegensetzt zur einwirkenden Kraft.
Die Oberflächenbeschaffenheit zwischen den Körpern wird durch die Reibungszahl bzw. den Reibungskoeffizienten angegeben.
Welche Reibungsarten gibt es?
Bei den Reibungsarten unterscheidet man zwischen:
Eine Erklärung sowie passende Beispiele zu den einzelnen Reibungsarten findest Du etwas weiter unten.
Was ist die Reibungszahl bzw. der Reibungskoeffizienten?
Die Reibungszahl gibt an, wie hoch die Reibung zwischen zwei Körpern ist. Je höher die Reibungszahl (je rauer der Untergrund), desto höher ist die Reibung zwischen den zwei Körpern.
Hinweis: Jede Reibungsart hat eine eigene Reibungszahl für die entsprechenden Materialien.
So gibt es:
- Haftreibungszahl bzw. Haftreibungskoeffizient
- Gleitreibungszahl bzw. Gleitreibungskoeffizient
- Rollreibungszahl bzw. Rollreibungskoeffizient
Beispiel: Stellt man eine gefüllte Umzugskiste auf dem Parkplatz ab, lässt sich diese dort wesentlich schwerer schieben (hohe Reibungszahl) als wenn diese bereits in der Wohnung auf den polierten Fliesen steht (geringe Reibungszahl).
Was ist Haftreibung?
Die Haftreibung hält die aufeinander liegenden Körper im Stillstand – sie verhindert durch die Haftung eine Bewegung. Dieser Stillstand der Körper wird beibehalten bis eine seitliche Kraft auf einen der Körper wirkt, welche höher als die entgegenwirkende Haftreibungskraft ist.
Beispiel: Stellt man eine gefüllte Umzugskiste auf den Boden und stößt mit einem Fuß leicht dagegen, bleibt diese durch ihr Eigengewicht stehen – sie haftet auf dem Untergrund. Schiebt man die Kiste allerdings kräftig, bewegt sie sich.
Was ist Gleitreibung?
Die Gleitreibung tritt auf, wenn ein Körper auf einem anderen gleitet und beide Körper sich berühren. Durch die wirkende Gleitreibungskraft wird die Bewegung behindert.
Die Gleitreibung ist dabei immer geringer als die Haftreibung.
Beispiel: Stellt man eine gefüllte Umzugskiste auf den Boden und beginnt diese zu schieben, so geht dies bis zur ersten Bewegung deutlich schwerer (Haftreibungskraft > Gleitreibungskraft) als wenn sie erstmal in Bewegung ist. Würde man die Kiste anstoßen, so würde diese durch die Gleitreibungskraft zum Stillstand kommen (Luftwiderstrand wird nicht beachtet).
Was ist Rollreibung?
Die Rollreibung entsteht beim Abrollen eines Rades oder Wälzkörpers auf einem Untergrund. Dabei wirkt auf den Körper die Rollreibungskraft.
Beispiel: Nimmt man beim Autofahren auf einer ebenen Straße den Fuß vom Gas und lässt die Räder weiterrollen, ohne zu bremsen, so wird das Fahrzeug immer langsamer (Luftwiderstrand wird nicht beachtet).
Erwünschte und unerwünschte Reibung
Wie Du Dir sicher vorstellen kannst, sind Reibungskräfte in manchen Fällen erwünscht, denn ohne diese funktioniert es ansonsten nicht. Hätten wir zwischen unseren Schuhen und dem Gehweg keine Haftreibung, würden wir beim Laufen immer ins Rutschen kommen und eher Schlittschuhlaufen. Daher ist in diesem Fall die Reibung erwünscht.
In Kugellagern eines Scooters oder Inlineskates ist Reibung (in diesem Fall Rollreibung) allerdings unerwünscht. Du möchtest schließlich möglichst ohne viel Anstrengung sehr schnell unterwegs sein oder zu Deinem Zielort kommen.
Berechnung von Reibungskraft
Um die Reibungskraft (FR) zu berechnen, benötigst Du die Reibungszahl (µ) sowie die Normalkraft (FN).
- Reibungskraft (FR): Die Reibungskraft ist das Produkt aus der Reibungszahl (µ) und der Normalkraft (FN). Das bedeutet, je höher die Reibungszahl oder je stärker Normalkraft ist, desto stärker ist die Reibungskraft.
- Reibungszahl (µ): Die Reibungszahl gibt an, wie hoch die Reibung zwischen zwei Körpern ist. Je höher die Reibungszahl (je rauer der Untergrund), desto höher ist die Reibung zwischen den zwei Körpern.
- Normalkraft (FN): Die Normalkraft ist die Kraft, mit welcher ein Körper senkrecht auf eine Unterlage drückt.
Einheiten: Die Reibungskraft sowie die Normalkraft werden in der Einheit Newton [N] angegeben, wobei die Reibungszahl keine Einheit hat.
Gleichung für die Reibungskraft
Du kannst die Reibungskraft (FR) mit folgender Gleichung berechnen:
FR=µ*FN
Wobei für dir Normalkraft (FN) auf einer flachen Ebene gilt:
FN=m*g
