Warum ist Losschieben schwerer als das Gleiten aufrechtzuerhalten?

Die Haftreibung muss erst die Verzahnung der Rauigkeiten ruhender Flächen lösen. Beim Gleiten haben die Kontakte nicht mehr Zeit, sich ebenso fest zu „greifen“, daher ist die Gleitreibung meist kleiner als das Maximum der Haftreibung.

Beeinflusst die Kontaktfläche die Reibungskraft?

Im Schulmodell — nein: die Kraft hängt nur von μ und der Normalkraft ab. Für viele trockene Flächen trifft das gut zu. Bei starker Verformung oder Adhäsion kann eine Abhängigkeit von der Fläche auftreten.

Hängt die Gleitreibung von der Geschwindigkeit ab?

Hier ist μ_k konstant. Bei realen Werkstoffen gibt es manchmal eine schwache Geschwindigkeitsabhängigkeit. Für den Einstieg reicht ein konstanter Koeffizient, um Ruhe und Gleiten zu unterscheiden.

Wie kann Reibung die Bewegung zugleich behindern und ermöglichen?

Reibung widersetzt sich dem Relativgleiten. Ohne Haftreibung kann man nicht gehen (der Fuß rutschte zurück) und kein Auto beschleunigen (die Räder durchdrehten). In diesen Fällen zeigt die Haftreibung in die gewünschte Bewegungsrichtung.

Reibungskraft

Haftreibung und Gleitreibung; der Reibungskoeffizient wird am Schieberegler eingestellt.

Diagramme

Zum Modell

Die Reibungskraft widersetzt sich der Relativbewegung sich berührender Flächen. Hier vergleicht man Haftreibung und Gleitreibung — zwei Regime mit verschiedenen Gesetzen. Die maximale Haftreibung, die man überwinden muss, um den Körper zu verschieben, ist in der Regel größer als die konstante Gleitreibung. Beide Kräfte sind proportional zur Normalkraft: F_s ≤ μ_s N und F_k = μ_k N. Die Koeffizienten μ sind dimensionslose Kennzahlen des Flächenpaars. Das Modell nimmt N konstant (oft N = mg), gleichmäßigen Kontakt und von der Geschwindigkeit unabhängige Koeffizienten. Solange die angreifende Kraft kleiner als μ_s N bleibt, gleicht die Haftreibung sie aus und der Körper steht; nach der Schwelle beginnt das Gleiten.

Für wen: Mechanik in der Schule: Reibungskraft, Haft- und Gleitreibung, Newtonsche Gesetze.

Wichtige Begriffe

reibungskraft
haftreibung
gleitreibung
reibungskoeffizient
normalkraft
kräftegleichgewicht
newtonsche gesetze

So funktioniert es

Auf einer waagerechten Fläche ist die Normalkraft N = mg. Die Haftreibung kann bis μₛN anwachsen und gleicht eine waagerechte angreifende Kraft genau aus, bis diese den Grenzwert überschreitet; danach beschleunigt der Körper, und die Gleitreibung der Größe μₖN wirkt der Gleitrichtung entgegen.

Wichtige Gleichungen

|f_s| ≤ μₛN, |f_k| = μₖN

Gleiten: a = (F_app − f_k) / m

Häufige Fragen

Warum ist Losschieben schwerer als das Gleiten aufrechtzuerhalten?: Die Haftreibung muss erst die Verzahnung der Rauigkeiten ruhender Flächen lösen. Beim Gleiten haben die Kontakte nicht mehr Zeit, sich ebenso fest zu „greifen“, daher ist die Gleitreibung meist kleiner als das Maximum der Haftreibung.
Beeinflusst die Kontaktfläche die Reibungskraft?: Im Schulmodell — nein: die Kraft hängt nur von μ und der Normalkraft ab. Für viele trockene Flächen trifft das gut zu. Bei starker Verformung oder Adhäsion kann eine Abhängigkeit von der Fläche auftreten.
Hängt die Gleitreibung von der Geschwindigkeit ab?: Hier ist μ_k konstant. Bei realen Werkstoffen gibt es manchmal eine schwache Geschwindigkeitsabhängigkeit. Für den Einstieg reicht ein konstanter Koeffizient, um Ruhe und Gleiten zu unterscheiden.
Wie kann Reibung die Bewegung zugleich behindern und ermöglichen?: Reibung widersetzt sich dem Relativgleiten. Ohne Haftreibung kann man nicht gehen (der Fuß rutschte zurück) und kein Auto beschleunigen (die Räder durchdrehten). In diesen Fällen zeigt die Haftreibung in die gewünschte Bewegungsrichtung.

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