Kursangebot | Technische Mechanik 1: Statik | Gleitreibung

Technische Mechanik 1: Statik

Gleitreibung

Unter GleitReibung versteht man Reibung, die entsteht, sobald sich zwei Körper, die in Berührung zueinander stehen, voneinander weg bewegen. Dieser Fall tritt ein, sobald durch Haftreibung kein Gleichgewicht mehr mit den eingeprägten Kräften zu erzielen ist und sich die berührenden Körper mit einer Relativgeschwindigkeit gegensätzlich zueinander bewegen. Den dabei auftretenden Gleitwiderstand [Gleitreibung] entgegen der relativen Bewegungsrichtung beschreibt man mit Hilfe der Gleitreibungskraft $ R $: 

Merke

$\ R =  \mu N $      Coulombsches Reibungsgesetz

In unzähligen Versuchsreihen hat sich herausgestellt, dass der Reibungskoeffizient $\mu$ immer ein wenig kleiner als der Haftungskoeffizient $\mu_0$ ist (siehe untenstehende Tabelle).

Methode

$\mu < \mu_0 $

Wieso ist das so? Um z.B. ein Auto anzuschieben, muss man zunächst eine horizontale Kraft $F$ aufbringen, die höher als die Haftreibungskraft $H = \mu_0 N$ der Räder mit dem Untergund ist. Nachdem sich das Auto endlich bewegt, haben wir viel weniger Mühe dieses weiter zu bewegen, die Reibung wird also geringer. Dies resultiert aufgrund des geringeren Reibungskoeffizienten $\mu$. 

Übergang von Haftreibung in Gleitreibung

Übergang von Haft- in Gleitreibung
Übergang von Haft- in Gleitreibung

Man sieht, dass sich der Anstieg der äußeren Kraft im Bereich der Haftreibung im Zeitverlauf bis zu einem Höhepunkt $H_0 = \mu_0 \cdot N$ fortsetzt und sobald die Bewegung einsetzt auf einen kontinuierlichen Wert $R = \mu \cdot N$ fällt. In diesem Bereich setzt das gleichförmige Gleiten ein.

Merke

Sowohl der Haftungskoeffizient als auch der Reibungskoeffizient können zumeist aus Tabellen entnommen werden. Hier treten jedoch meistens Ungenauigkeiten auf. Diese entstehen, da oft nur in Kategorien wie Metall, Holz, Gummi, etc. unterschieden wird. Dass auch Unterschiede in Bezug auf Haftungskoeffizient und Reibungskoeffizient innerhalb dieser Kategorien bestehen, wird oft vernachlässigt. So liegen beispielsweise die Werte einer Holzart mit rauer Oberfläche meistens höher als die einer geschliffenen Holzart. Dies sollte man, sofern es die Aufgabenstellung erfordert, berücksichtigen.  


Um die Wirkrichtung der Gleitreibungskraft formal richtig zu erfassen, führt man einen Einheitsvektor $\frac{v}{|v|} $ in Richtung der Geschwindigkeit $v$ ein ($|v|$ ist die Länge des Vektors $v$. Dividiert man einen Vektor durch seine Länge, so erhält man einen Einheitsvektor).

Einige Reibungskoeffizienten für trockene Materialien

Material Haftungskoeffizient $\mu_0$ Reibungskoeffizient $\mu$
Holz auf Holz 0,5 0,3
Stahl auf Stahl 0,15 - 0,5 0,1 - 0,4
Stahl auf Teflon 0,04 0,04
Stahl auf Eis 0,03 0,015
Leder auf Metall 0,4 0,3
Autoreifen auf Straße 0,7 - 0,9

0,5 - 0,8