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Reibung bzw. Reibungsarbeit

 

Allgemeines über Reibung bzw. Reibungsarbeit:

Unter Reibung versteht man die Hemmung einer Bewegung, die zwischen sich berührenden Festkörpern oder Teilchen auftritt. Die Reibung ist dabei immer eine einer Bewegung entgegen gerichtete Kraft, daher wird die Reibung auch als bewegungshemmende Kraft bezeichnet. Die Reibung kennen wir in Flüssigkeiten oder auch zwischen festen Körpern, allerdings existiert die Reibung auch in Gasen (zwischen Gasteilchen). In der Physik werden Reibungskräfte oft vernachlässigt, da sie oft relativ klein und/oder quantitativ schwer erfassbar sind. Bei der Reibung kann man zwischen Haftreibung, Gleitreibung und Rollreibung unterscheiden.

Reibung, Reibungskraft oder Reibungsarbeit?

Bedingt durch das Phänomen der Reibung im Alltag hat sich Alltagssprache und wissenschaftliche Sprache "vermischt". So werden die Begriffe Reibung, Reibungskraft und Reibungsarbeit, meist sogar synonym. Bevor wir uns intensiver mit der Reibung beschäftigen, kurz zur Klärung der Fachsprachen, denn in der Physik ist eine "Kraft" und eine "Arbeit" unterschiedlich. Jeder kennt die Formel zur Berechnung der Arbeit, Arbeit ist gleich Kraft mal Weg oder W = F·s.

Wirken Kräfte auf ein System ein, so wird Arbeit verrichtet (gemäß obiger Formel). Genauso ist es bei der Reibung auch, wirken Reibungskräfte auf ein System bzw. einen Körper, so wird Reibungsarbeit verrichtet. Die einer Bewegung entgegenwirkende bewegungshemmende Kraft ist die Reibungskraft und lässt sich (z.B. mit einem Kraftmesser) messen.

Wie in den nächsten Kapiteln vorgestellt, werden die Reibungskräfte hauptsächlich durch die Oberflächenbeschaffenheit der Körper (die sich aneinander vorbeibewegen) verursacht. Je nach Art kann man bei der Reibung zwischen Haftreibung, Gleitreibung und Rollreibung unterscheiden (je nachdem, ob die Körper aneinander vorbeirollen oder gleiten, bzw. übereinander liegen und so "zusammen haften"). Hinweis: In der Schule betrachten wir Reibungskräfte bzw. Reibungsarbeit immer getrennt, im Alltag lassen sich die unterschiedlichen Reibungskräfte nicht immer klar trennen. Fährt beispielsweise ein Auto über eine Eisfläche, so haben wir bedingt durch das Drehen der Reifen eine Rollreibung aber auch eine Gleitreibung, da die Reifen auf dem Eis "etwas rutschen bzw. gleiten".

Wie eingangs erwähnt, werden die Reibungskräfte bzw. die Reibungsarbeit oft vernachlässigt, da diese Kräfte teilweise relativ klein sind. Allerdings kann man (qualitativ) zwischen den einzelnen Reibungskräften generelle Trends aufstellen: Vom Betrag der Kraft ist die Haftreibungskraft größer als die Gleitreibungskraft und die Gleitreibungskraft ist größer als die Rollreibungskraft

Egal welche Reibungskraft wir betrachten, die Reibungskraft, die zwischen zwei Körpern (oder auch Teilchen auftritt) ist immer abhängig von der Kraft,mit der ein Körper senkrecht auf den anderen Körper drückt. Darüber hinaus ist die Reibungskraft auch abhängig von der Beschaffenheit der Oberfläche, dies wird in der Formel zur Berechnung der Reibungskraft als Reibungszahl u bezeichnet.

Formel: F(Reibung) = u · F(Normalkraft)


Zurück zu unserm Ausgangspunkt:  

Reibung ist der Begriff für ein physikalisches Phänomen, eine Bewegung eines Körpers wird gehemmt. Bewegt sich ein Körper (oder liegt dieser bewegungslos) auf einem anderen Körper (meist eine Unterlage oder ein Boden), so übt der Körper eine Kraft auf diese Unterlage oder den Boden aus. Diese Kraft wird als Normalkraft bezeichnet. Liegt bzw. bewegt sich der Körper horizontal zur Unterlage entspricht die Normalkraft der Gewichtskraft des Körpers. Zur Berechnung der Reibungskraft wird die Normalkraft mit der Reibungszahl multipliziert. Multipliziert man nun diese Reibungskraft mit Länge der Strecke (auf der die Reibungskraft wirkt), so haben wir die entsprechende Reibungskraft ermittelt.

Hinweise:
Die Reibung tritt bei Bewegungen von festen Körpern, aber auch bei Gasen und Flüssigkeiten auf. Die Reibung ist dabei immer eine der Bewegung entgegenwirkende Kraft. Die Reibung führt in der Regel zu einer Umwandlung von Bewegungsenergie in Wärme.