Reibung

Wenn Körper aufeinander haften, gleiten oder rollen, tritt Reibung auf. Dabei wirken zwischen den Körpern Kräfte, die als Reibungskräfte bezeichnet werden. Reibungskräfte sind immer so gerichtet, dass sie der Bewegung entgegenwirken und diese hemmen oder verhindern.

Ursachen für das Auftreten von Reibung

Die wesentliche Ursache für das Auftreten von Reibungskräften liegt in der Oberflächenbeschaffenheit der Körper begründet, die sich berühren. Diese Berührungsflächen sind mehr oder weniger rau. Selbst scheinbar glatte Flächen sind, wenn man sie unter einer Lupe oder einem Mikroskop betrachtet, uneben (Bild 2). Liegen die Körper aufeinander oder bewegen sie sich gegeneinander, so "verhaken" sich die Unebenheiten der Flächen. Damit wird die Bewegung gehemmt oder verhindert.

Arten der Reibung

Je nach der Art der Bewegung der Körper aufeinander unterscheidet man drei Arten von Reibung:

• Haftreibung liegt vor, wenn ein Körper auf einem anderen haftet, die Körper also relativ zueinander in Ruhe sind. Bei einem mit angezogener Bremse stehenden Auto tritt Haftreibung zwischen Bremse und Rad sowie zwischen Reifen und Straße auf.
• Gleitreibung liegt vor, wenn ein Körper auf einem anderen gleitet, die Körper also relativ zueinander in Bewegung sind. Bei einer Person, die sich eine Rutsche hinunterbewegt, tritt Gleitreibung auf.
• Rollreibung liegt vor, wenn ein Körper auf einem anderen abrollt. Bei einem Radfahrer tritt Rollreibung auf.

Besondere Arten der Reibung treten auf, wenn sich ein Körper in Luft oder in einer Flüssigkeit, z. B. in Wasser, bewegt. Im ersten Falle spricht man vom Luftwiderstand, im zweiten Falle von Flüssigkeitsreibung. Auch hier wirkt die Reibung immer der Bewegung entgegen. Da es in beiden Fällen um die Strömung von Gasen bzw. Flüssigkeiten geht, spricht man auch allgemein vom Strömungswiderstand.

Berechnung der Reibungskraft

Der Betrag der bei Reibung auftretenden Reibungskraft ist abhängig

• von der Kraft, mit der ein Körper senkrecht auf eine Unterlage drückt; diese senkrecht auf die Unterlage wirkende Kraft wird als Normalkraft bezeichnet;
• von der Art und der Beschaffenheit der Berührungsflächen; diese Materialbeschaffenheit wird durch die Reibungszahl erfasst.

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:

$\begin{array}{l}{F}_R=\mu \cdot F_N\\ F_R\text{ Reibungskraft}\\ \mu \text{ Reibungszahl}\\ F_N\text{ Normalkraft (senkrecht auf die}\\ \text{ Unterlage wirkende Kraft)}\end{array}$

In der nachfolgenden Tabelle sind einige Werte von Reibungszahlen angegeben.

Aus dieser Tabelle ist erkennbar: Bewegt sich ein Körper auf einer bestimmten Unterlage, so ist die Haftreibungskraft größer als die Gleitreibungskraft und diese ist größer als die Rollreibungskraft.

Erwünschte und unerwünschte Reibung

Reibungskräfte sind teilweise erwünscht und teilweise unerwünscht. Wenn wir gehen, ist eine große Haftreibungskraft zwischen unseren Schuhen und dem Gehweg erwünscht, damit wir nicht rutschen. Auch die Haftreibungskraft zwischen dem Reifen eines Autos und der Straße sollte möglichst groß sein, um ein sicheres Fahren und Bremsen zu ermöglichen.
Unerwünscht ist die Reibung z. B., wenn wir mit dem Fahrrad rollen und die Bewegung gehemmt wird.

Die Reibungskraft kann vergrößert werden durch

• Vergrößerung der Normalkraft,
• Aufrauung der Berührungsflächen.

Die Reibungskraft kann verkleinert werden durch

• Verkleinerung der Normalkraft,
• Glättung der Oberflächen,
• Schmiermittel (Öl, Fett, Wasser).