Reibungskraft
Was verstehst du unter der Reibungskraft, wie kannst du sie berechnen und welche Reibungsarten gibt es? Das erfährst du in unserem Video und hier im Beitrag!
Inhaltsübersicht
Was ist Reibungskraft?
Die Reibungskraft ist eine Kraft, die zwischen den Oberflächen von zwei sich berührenden Körpern wirkt. Dabei ist sie immer entgegen der Bewegung des Körpers gerichtet. Das führt zu einer Verlangsamung des Körpers.
Der Grund für die Reibung liegt in der Oberflächenbeschaffenheit der Körper. Die rauen Oberflächen verhaken sich ineinander und erschweren die Bewegung.
Lässt du dich zum Beispiel beim Fahrradfahren auf einer ebenen Straße rollen, kommst du irgendwann zum Stehen. Das liegt an der sogenannten Reibungskraft zwischen den Rädern und der Straße. Sie wirkt entgegen deiner Fahrtrichtung und bremst dich ab.
Je nachdem wie sich zwei Körper zueinander bewegen kannst du drei Reibungsarten unterscheiden:
- Haftreibung : Wenn zwei Körper aneinander haften und sich nicht zueinander bewegen (angezogene Bremse bei einem parkendem Auto).
- Gleitreibung : Wenn ein Körper auf einem anderen Körper gleitet (Schlittschuhlaufen auf dem Eis).
- Rollreibung : Wenn ein Körper auf einem anderen Körper rollt (fahrendes Fahrrad auf der Straße).
Ursache von Reibung
Die Ursache für das Entstehen von Reibungskräften sind kleine Oberflächenrauigkeiten der Körper. Du kannst dir das vorstellen, wie ganz kleine Zähne, die bei Berührung ineinandergreifen. Dadurch behindern sie die Bewegung und erzeugen die Reibungskraft. So wird die Bewegung verlangsamt und nach einiger Zeit gestoppt.
Auch wenn die Oberflächen mit dem bloßen Auge glatt erscheinen, erkennst du bei starker Vergrößerung viele Unebenheiten.
Reibungskraft Formel
Die Reibungskraft FR kannst du mit dem Reibungskoeffizienten μ und der Normalkraft FN berechnen. Dazu multiplizierst du einfach den jeweiligen Reibungskoeffizienten mit der Normalkraft:
FR = μ • FN
- Die Normalkraft FN ist die Kraft, mit der ein Körper senkrecht von oben auf den anderen Körper drückt. Stehen beide auf einer geraden Oberfläche (horizontal), entspricht die Normalkraft FN der Gewichtskraft FG . Dann gilt:
FN = FG = m (Masse) • g (Ortsfaktor ) und damit FR = μ • m • g
- Der Reibungskoeffizient μ (auch Reibungszahl genannt) ist ein Wert für die Materialbeschaffenheit der Berührungsflächen. Je nach Reibungsart unterscheiden sich die Reibungszahlen.
Die Reibungskraft FR ist umso größer, je größer die Normalkraft ist und je rauer die Berührungsflächen (große Reibungskoeffizienten) sind.
Haftreibung
Die Haftreibung kommt dann zustande, wenn ein Körper auf einem anderen Körper haftet.
Du kannst dir das so vorstellen: Eine Kiste steht auf einem Tisch und du möchtest sie aus dem Ruhezustand in Bewegung versetzen. Die Kraft, die du dafür benötigst, muss die bestehende Haftreibung überwinden beziehungsweise größer sein. Erst dann bewegt sich die Kiste auf dem Tisch. Das passiert zum Beispiel, wenn du den Tisch genügend neigst. Dann rutscht (bewegt) sich die Kiste.
Ein typisches Beispiel ist auch die angezogene Handbremse eines Autos. Es tritt eine Haftreibung zwischen Rad und Straße auf. Das Auto rollt den Berg deswegen nicht runter, weil die Haftreibungskraft größer ist als die Kraft, die das Rollen des Autos hervorruft.
Die Haftreibungskraft hängt stark vom Material beziehungsweise der Oberflächenstruktur der betrachteten Körper ab.
Gleitreibung
Die Gleitreibung kommt dann zustande, wenn ein Körper auf einem anderen Körper gleitet.
Du kannst dir das so vorstellen: Eine Kiste bewegt sich bzw. rutscht auf einem geneigten Tisch. Dabei wirkt immer noch eine Kraft, die die Bewegung verlangsamt. Du nennst sie Gleitreibungskraft. Sie ist immer kleiner als die Haftreibungskraft.
Es gibt einige typische Beispiele, bei denen du Gleitreibung feststellen kannst. Zum Beispiel eine Person, die sich auf einer Rutsche hinunterbewegt oder ein Schlittschuhfahrer der sich auf dem Eis bewegt.
Rollreibung
Die Rollreibung kommt dann zustande, wenn ein Körper auf einem anderen Körper rollt.
Du kannst dir das so vorstellen: Wenn ein Auto auf einer Straße entlang fährt, tritt beim Rollen der Gummireifen ebenfalls Reibung auf. Das kannst du ganz gut an der verformten Berührungsfläche beim Abrollen des Reifens auf der Straße erkennen. Mit der Rollreibungskraft wird die Bewegung erschwert.
Aus diesem Grund sollten die Reifen immer gut aufgepumpt sein. So ist die Rollreibung geringer und das Auto kann sich besser bewegen.
Reibungskraft im Alltag
Reibungskräfte treten fast überall in deinem Alltag auf. Dabei sind sie manchmal erwünscht und wichtig, aber manchmal eben auch unerwünscht.
Wenn du zum Beispiel mit deinen Schuhen auf dem Gehweg läufst, ist eine große Haftreibung erwünscht, damit du nicht ins Rutschen kommst. Wenn du mit deinem Fahrrad auf der Straße entlang fährst, sorgt eine große Haftreibung für ein sicheres Lenken und Bremsen.
Möchtest du dagegen mit deinem Skateboard auf der Straße möglichst weit rollen, bremst dich die Haftreibung ziemlich schnell ab. Auch beim Skifahren auf einer flachen Ebene, kommst du durch die Gleitreibung nach kurzer Zeit zum Stehen.
Reibungskoeffizient
Mit dem Reibungskoeffizienten, kannst du die Reibungskraft berechnen. Dabei gibt er die Oberflächenbeschaffenheit der Körper an. Für alle drei Reibungsarten gibt es allerdings unterschiedliche Reibungskoeffizienten. Wie du sie alle berechnen kannst, erfährst du in unserem Video dazu. Bis gleich!
