Gleitreibung, Rollreibung und Haftreibung

Gleitreibung, Rollreibung und Haftreibung
Physik Klasse 7

In diesem Beitrag erkläre ich die verschiedenen Arten der Reibung.
Bei jeder Bewegung tritt Reibung auf. Dabei unterscheiden wir drei verschiedene Reibungsarten:
Rollreibung tritt bei Rädern, Bällen und Kugellagern auf. Sie ist am kleinsten, das heißt die Gegenstände lassen sich am leichtesten bewegen.
Gleitreibung können wir zum Beispiel an Schlitten und Felgenbremse beobachten. Sie ist größer als die Rollreibung.
Haftreibung haben wir in Knoten, Nägeln, Schrauben, Textilfasern. Sie ist am größten, die Gegenstände lassen sich nicht leicht bewegen. Dies wollen wir ja oft.
Rollreibung       <       Gleitreibung      <      Haftreibung

Gleitreibung

Wovon hängt es ab, wie stark man an einem Schlitten ziehen muss?

Versuche zur Gleitreibung:

Wir ziehen einen Klotz mit einem Kraftmesser über den Tisch
1. mit verschiedenen Geschwindigkeiten
2. hochkant und auf der Breitseite
3. auf Schmirgelpapier
4. belastet mit verschiedenen Gewichten

Die Reibungskraft ist abhängig

von der Beschaffenheit der reibenden Flächen und von der Anpresskraft. Diese ist unabhängig von der Geschwindigkeit und von der Größe der Berührungsfläche.

Mikroskopische Betrachtung: Wodurch entsteht die Reibungskraft?

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Es gibt keine vollständig glatte Oberfläche.
Denn unter dem Mikroskop betrachtet ist jede Oberfläche mehr oder weniger rauh.
Aber Gleitmittel zwischen den Reibungsflächen vermindern die Reibung.



Die Reibungszahl

Versuch Messung der Reibungskraft in Abhängigkeit von der Normalkraft:

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Die Reibungszahl µ
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Kennt man die Reibungszahl µ, so kann man die Reibungskraft FR berechnen.

Hier eine Tabelle mit Reibungszahlen bei Gleitreibung:

f_0086

Beispiel für die Berechnung der Reibungskraft:

Wenn ein Schlitten die Masse ms = 10 kg hat
und auf ihm ein Kind mit der Masse mk = 35 kg sitzt,
mit welcher Kraft müssen wir dann den Schlitten über das Eis ziehen?
Dabei ist die Reibungszahl µ = 0,02 (Stahl-Eis). Und wir suchen die Reibungskraft: FR

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Also müssen wir den Schlitten mit einer Kraft von 9 N ziehen.



Die Rollreibung

Versuch zur Rollreibung:

Wir ziehen einen Holzklotz mit Rollen über den Tisch. Dabei messen wir die Kräfte und vergleichen sie.

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Die Reibungskraft beim Rollen entsteht durch die Verformung des Reifens, bzw. der Unterlage.
Außerdem ist jedes Rad gelagert. Auch in den Radlagern entsteht Reibung.
Dabei verringern Kugellager die Reibungskräfte.

Die Haftreibung

Versuch zur Demonstration der Haftreibung an einem Klotz:

Wir ziehen einen Holzklotz ohne Rollen über den Tisch. Dabei messen wir die Kräfte und vergleichen sie.

Größenvergleich der Reibungsarten:

Die Rollreibung ist kleiner als die Gleitreibung und diese ist kleiner als die Haftreibung.

Einsatz der Haftreibung:

In vielen Fällen ist die Haftreibung erwünscht. Wenn wir laufen, wollen wir zum Beispiele festen Halt unter den Füßen haben, eine Schraube und ein Knoten sollten fest sitzen.

Verminderung der Reibung:

Wir können die Reibung einmal vermindern wollen, können wir Schmiermittel einsetzen. Wenn wir zum Beispiel einen Schrank verschieben, können wir ihn mit einer Speckschwarte, Wachs und Öl einreiben. Aus dem gleichen Grund werden Maschinen geschmiert.

Beim Aquaplaning bildet sich ein Wasserfilm zwischen Reifen und Straßenbelag, der die Reibung stark vermindert. Deshalb kann das Auto nicht mehr richtig bremsen.


Hier finden Sie eine Übersicht über weitere Beiträge zum Thema Mechanik, Festkörper und Flüssigkeiten, darin auch Links zu Aufgaben.



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