Reibungskräfte
Definition
Reibung entsteht, wenn Gegenstände aneinander gleiten, haften oder rollen. Die zwischen Objekten wirkende Kraft wird als Reibungskraft bezeichnet. Die Reibung ist immer so gerichtet, dass der Bewegung entgegengewirkt oder sie gehemmt bzw. verhindert wird.
Der Hauptgrund für Reibung sind die Eigenschaften der Körperoberfläche. Je nach Art der Bewegung zwischen den Körpern wird sie in Haftreibung, Gleitreibung und Rollreibung unterteilt.
Ursachen von Reibung
Die Hauptursache für Reibung sind die Oberflächeneigenschaften der sich berührenden Körper. Diese Kontaktflächen sind mehr oder weniger rau. Selbst scheinbar glatte Oberflächen sind rau, wenn man sie unter einer Lupe oder einem Mikroskop betrachtet. Wenn sich Objekte überlappen oder relativ zueinander bewegen, können sich Oberflächenunregelmäßigkeiten „verhaken“. Es behindert oder hemmt die Bewegung.
Arten von Reibung
Abhängig davon, wie sich Objekte relativ zueinander bewegen, gibt es drei Arten von Reibung:
Haftreibung tritt auf, wenn ein Objekt an einem anderen haftet, die Objekte also relativ zueinander in Ruhe sind. Wenn ein Auto steht und die Bremsen betätigt werden, besteht zwischen den Bremsen und den Rädern sowie zwischen den Reifen und der Straße Haftreibung.
Gleitreibung tritt auf, wenn ein Objekt über ein anderes gleitet, d.h. die Körper bewegen sich relativ zueinander. Eine Person, die sich auf einer Rutsche bewegt, erfährt Gleitreibung.
Rollreibung entsteht,wenn ein Körper über einen anderen rollt.Radfahrer erfahren Rollreibung.
Wie die Reibungskraft berechnet wird
Der Betrag der durch Reibung erzeugten Reibungskraft hängt von verschiedenen Faktoren ab:
•Die Kraft, mit der ein Körper senkrecht auf
den Boden drückt, diese Kraft senkrecht
zur Bodenfläche heißt Normalkraft
•von der Art und der Beschaffenheit der
Berührungsflächen; diese
Materialbeschaffenheit wird durch die
Der Betrag der Reibungskraft ist umso größer, je größer die Normalkraft ist und je rauer die Berührungsflächen sind. Die Reibungskraft kann berechnet werden mit der Gleichung:
Experiment zur Reibungskraft:
Materialien: Marmeladenglasdeckel, Murmeln die den Deckel ausfüllen können, Buch welches maximal doppelt so groß ist wie der Deckel
Vorgehen:
Ein Marmeladenglasdeckel wird, nach oben offen, auf den Tisch gelegt und vollständig mit einer Lage Murmeln gefüllt. Dann legt man ein Buch auf die Murmeln und dreht es um die Achse des Marmeladenglasdeckels. Es lässt sich sehr leicht drehen und dreht sich weiter, wenn es angestoßen wird. Zum Vergleich wiederholt man dieses Experiment ohne Murmeln im Deckel. Um das Buch zu drehen, muss eine wesentlich größere Kraft aufgewendet werden. Nach dem Anstoßen dreht es sich kaum weiter.
Fazit: Dadurch, dass der Marmeladenglasdeckel eine rauere Oberfläche als die Murmeln hat ist natürlich auch die Reibung beim Deckel stärker. Heißt also, rauere Oberfläche = stärkere Reibungskraft.
Übungsaufgabe
Auf der Abbildung rechts ist ein Rad zu sehen, welches auf einer Unterlage nach rechts rollt. Das Kreuz in der Mitte markiert den Schwerpunkt des Rades.
Lösungen: https://www.leifiphysik.de/mechanik/reibung-und-fortbewegung/aufgabe/rollreibung-bei-einem-rad
(ihr müsst ein Stück runter scrollen auf der Lösungs Website)
Quellen
https://de.wikipedia.org/wiki/Reibung
https://www.leifiphysik.de/mechanik/reibung-und-fortbewegung/aufgabe/rollreibung-bei-einem-rad
https://www.leifiphysik.de/mechanik/reibung-und-fortbewegung/versuche/reibung-heimversuche
