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Reibung
Man unterscheidet äußere und innere Reibung:
Die äußere Reibung ist die Reibung zwischen festen
Körpern. Sie bezeichnet den auf einen festen Körper wirkenden
Widerstand (Reibungswiderstand, Reibungskraft), der die Bewegung des
Körpers behindert. Jeder auf einer Unterlage gleitende oder rollende
Körper erfährt einen derartigen Widerstand, dessen Richtung der
Bewegungsrichtung entgegengesetzt ist, der also die Bewegung zu hemmen sucht.
Die Reibung wird verursacht durch die stets vorhandenen Unebenheiten der
Berührungsflächen. Um einen Körper entgegen der Reibungskraft auf
einer waagerechten Unterlage in einem gleichförmigen Bewegungszustand zu
halten, ist es erforderlich, Arbeit zu verrichten, die sogenannte
Reibungsarbeit. Sie wird vollständig in Wärmeenergie
umgewandelt. Dieser Vorgang stellt also, energetisch betrachtet , eine
Umwandlung von mechanischer Energie in Wärmeenergie dar. Die bei der
Reibung frei werdende Wärme wird als Reibungswärme bezeichnet.
Ihr Auftreten ist eine der Ursachen dafür, daß die von einer Maschine
abgegebene mechanische Energie stets kleiner ist als die ihr zugeführte
Energie.
Aber nicht nur ein sich auf einer Unterlage bewegender Körper
erfährt eine Reibungskraft, sondern auch ein auf dieser ruhender. Er hafte
auf der Unterlage. Um ihn in Bewegung zu versetzten , muß man außer
seiner Trägheit noch einen weiteren Widerstand überwinden, die
sogenannte Haftreibung (Reibung der Ruhe). Man hat demnach drei verschiedene
Reibungsarten bei festen Körpern zu unterscheiden und spricht je nachdem,
ob ein Körper auf seiner Unterlage haftet, gleitet oder rollt, von
Haftreibung, Gleitreibung oder Rollreibung:
Haftreibung
Der Betrag der Haftreibung kann mit Hilfe eines Tribometers bestimmt
werden. Man legt auf die Waagschale W ein Wägestück mit der
Gewichtskraft G, so daß der Körper K gerade noch nicht
in Bewegung versetzt wird. Der Betrag der Haftreibung ist dann gleich dem Betrag
dieser Gewichtskraft. Aus Messungen ergibt sich, daß der Betrag
Haftreibung direkt proportional der senkrecht auf die Berührungsfläche
wirkende Kraft, der sogenannten Normalkraft, ist. Er ist dagegen
unabhängig von der Größe der Berührungsfläche. Dieses
Ergebnis wird durch das Coulombsche Reibungsgesetz beschrieben. Es
lautet:
Rh = fh * N
Die Größe des Haftreibungskoeffizienten ist vom Material und von
der Oberflächenbeschaffenheit der Berührungsfläche abhängig.
Der Haftreibungskoeffizient läßt sich mit einer geneigten Ebene
bestimmen, deren Neigungswinkel α so eingestellt
wird, daß der darauf befindliche Körper K gerade noch nicht in
Bewegung gerät. Dann ist der Betrag P der parallel zur geneigten
Ebene schräg nach unten gerichteten Kraft P gerade gleich dem
Betrag Rh der Haftreibung. Ist G der Betrag der
Gewichtskraft G des Körpers K, gilt für den Betrag
N der senkrecht zur geneigten Ebene gerichteten Normalkraft:
N = G * cos
α
und für den Betrag P der Kraft P, der gleich dem Betrag
Rh der Haftreibung ist:
P = Rh = G * sin
α
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