Alfred Böge Technische Mechanik - PP99

3.2 Gleitreibung und Haftreibung 91
e) Schon bevor das Wägestück aus der Ruhe in die Bewegung gebracht wird, zeigt die Federwaage
eine Kraft an, die von null bis zu einem Höchstwert ansteigt, der größer ist, als die
Reibungskraft FR zwischen gleitenden Flächen. Man erkennt:
Auch zwischen ruhenden Körpern kann eine Reibungskraft wirken. Man nennt sie die Haftreibungskraft
FR0. Sie kann größer werden als die Gleitreibungskraft FR.
f) Durch weitere Versuche kann man noch zu folgenden Erkenntnissen kommen:
Bei nicht allzu großer Gleitgeschwindigkeit ist die Reibungskraft FR unabhängig von der
Gleitgeschwindigkeit zwischen beiden Flächen.
Auch ein rollender Körper wird durch eine Kraft abgebremst, die man den Rollwiderstand
nennt. Er ist erfahrungsgemäß kleiner als die Gleit- oder Haftreibungskraft.
Innerhalb bewegter (strömender) Flüssigkeiten und Gase tritt ebenfalls Reibung auf. Auch
sie versucht, die schnelleren Strömungsfäden zu verlangsamen und die langsameren zu
beschleunigen.
3.2 Gleitreibung und Haftreibung
3.2.1 Reibungswinkel, Reibungszahl und Reibungskraft
Ein Körper drückt mit seiner Gewichtskraft
FG ¼ Normalkraft FN auf eine horizontale Gleitfläche
und wird durch die Kraft F mit gleich
bleibender Geschwindigkeit v bewegt. Beim Verschieben
muss die Gleitreibungskraft überwunden
werden. Sie wirkt immer tangential in der Berührungsfläche.
Den Richtungssinn findet man aus
folgender Ûberlegung:
Die Reibungskraft versucht, den schnelleren
Körper zu verzögern, den langsameren (oder
stillstehenden) dagegen zu beschleunigen.
Ruhen beide Körper, bestimmt der zu erwartende
Bewegungszustand den Richtungssinn der
Reibungskraft.
Der Kräfteplan zeigt die vier miteinander im
Gleichgewicht stehenden Kräfte. Die eingezeichnete
Diagonale ist die Resultierende aus der Normalkraft
FN und der Reibungskraft FR, die als
Ersatzkraft Fe bezeichnet werden kann. Man sieht,
dass mit zunehmender Reibungskraft FR der Winkel
r zwischen Normalkraft FN und Ersatzkraft Fe
größer wird und dass die Reibungskraft der Tangensfunktion
dieses Winkels proportional ist. Man
nennt ihn den Reibungswinkel r. Seine Tangensfunktion
wird als Reibungszahl m bezeichnet.
freigemachter
Körper
Kräfte auf die
Gleitfläche
Hinweis: Das Kippproblem durch die
Kräftepaare FG, FN und F, FR bleibt hier
unbeachtet, siehe dazu 2.5.2.1.
tan r ¼ FR
) FR ¼ FN tan r
FN
Reibungszahl m ¼ tan r
Kräfteplan