Reibung zwischen festen Stoffen Haftreibung Gleitreibung

Inhalt Reibungskraft Normalkraft Hangabtriebskraft

Reibungskräfte zwischen Festkörpern Normalkraft, z. B. die Schwerkraft Haftreibungskraft Gleitreibungskraft μ0 1 Haftreibungskoeffizient μ Gleitreibungskoeffizient FGR FH FN

Haftreibungskraft zwischen Festkörpern FN = m · g 1 N Normalkraft, z. B. die Schwerkraft FH = μ0 · FN Haftreibungskraft μ0 1 Haftreibungskoeffizient FH FN Für parallel zur Bahn wirkende Kräfte kleiner gleich der Haftreibungskraft bleibt der Körper in Ruhe

Gleitreibungskraft zwischen Festkörpern FN = m · g 1 N Normalkraft, z. B. die Schwerkraft FG = μ · FN Gleitreibungskraft μ 1 Gleitreibungskoeffizient FG FN Größere Kräfte bewegen den Körper: Die Haft- wird zur kleineren Gleitreibungskraft, der Körper setzt sich konstant beschleunigt in Bewegung

Haft- und Gleitreibung Kraft F wirke in Richtung der Bahn bis F = FH Bei F > FH wandelt sich die Haft- (grauer Pfeil) zur kleineren Gleitreibung FG (grüner Pfeil), der Körper beginnt die mit F- FG beschleunigte Bewegung, es erscheint die gleichgroße Trägheitskraft (violett) F FG F-FG FH FN

Haft- und Gleitreibung Kraft F wirke in Richtung der Bahn bis F = FH Bei F > FH wandelt sich die Haft- zur kleineren Gleitreibung FG , der Körper beginnt die mit F- FG beschleunigte Bewegung, es erscheint die gleichgroße Trägheitskraft

Reibung auf der „Schiefen Ebene“ Grau/grün: Haft/Gleit Reibungskraft Größerer Neigungswinkel  größere Hangabtriebs-, kleinere Normalkraft

Haftreibung

Moment des Übergangs von der Haft- zur Gleitreibung: Beschleunigung und Trägheitskraft Dunkel Grün: Gleitreibungskraft, Violett: Trägheitskraft

Beschleunigte Bewegung mit Gleitreibung Dunkel Grün: Reibungskraft, Violett: Trägheitskraft

Zum Vergleich: Viskose Reibung in Flüssigkeiten und Gasen Die Bewegung wird nach kurzer Zeit „kräftefrei“: konstante Geschwindigkeit

Haftreibung eines Fußgängers auf Eis

Beschleunigte Bewegung eines Fußgängers mit Gleitreibung Dunkel Grün: Reibungskraft, Violett: Trägheitskraft

Rot: Hangabtriebs-, Grau: Stütz-, Violett: Trägheitskraft Abhilfe: Der Fußgänger rennt bergab, die Reibungskraft verschwindet bei Hangabtriebs- gleich Trägheitskraft Rot: Hangabtriebs-, Grau: Stütz-, Violett: Trägheitskraft

Kräfte auf der schiefen Ebene Schwerkraft Hangabtriebskraft Normalkraft Haftreibungskraft Gleitreibungskraft FGR FH F FG α FN

Versuch: Reibung zwischen festen Körpern Variable Hangabtriebskraft auf einer schiefen Ebene

Reibung zwischen Festkörpern : Antriebskraft kleiner als die Haft-Reibungskraft: Der Körper bleibt in Ruhe Antriebskraft größer als die Haft-Reibungskraft: Beschleunigte Bewegung Wenn ein Körper in Bewegung gerät, dann bewegt er sich beschleunigt, wird also „immer schneller“ Bei Beginn der Bewegung wechselt die Reibung von der Haft- zur kleineren Gleitreibung Der mit der Geschwindigkeit anwachsende „Luftwiderstand“ führt - trotz konstanter Kraft – zur Höchstgeschwindigkeit

Zusammenfassung Bei der Reibung zwischen festen Körpern gibt es die „Haftreibungskraft“ mit besonderer Bedeutung: Eine Kraft kleiner als die „Haftreibungskraft“ lässt den Körper in Ruhe Eine Kraft größer als die „Haftreibungskraft“ führt zur beschleunigten Bewegung Vergleich mit Reibung in viskosem Medium: In viskosen Medien ist die Reibungskraft proportional zur Geschwindigkeit Eine beliebig kleine Kraft führt zum „Kriechen“ Bei konstanter Antriebskraft stellt sich - bei genügend langer Fahrbahn - eine konstante Geschwindigkeit ein

Rot: Hangabtriebs-, Grau: Stütz-, Violett: Trägheitskraft finis Rot: Hangabtriebs-, Grau: Stütz-, Violett: Trägheitskraft