Reibungskraft in der Physik – Erklärung, Formel und Anwendung
Erfahre, wie Reibung die Bewegung hemmt und welche Arten es gibt: Haftreibung, Gleitreibung und Rollreibung. Lerne, wie die Reibungskraft berechnet wird und warum sie in Alltagsbeispielen wichtig ist. Dies und vieles mehr findest du im folgenden Text!
Inhaltsverzeichnis zum Thema Reibungskraft
Reibungskraft im Überblick
Quelle sofatutor.com
Reibungskraft – Definition und Formel
Bewegt man zwei sich berührende Körper gegeneinander, wirkt eine Kraft entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung. Diese Kraft wird als Reibungskraft bezeichnet. Da die Reibungskraft entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung wirkt, hemmt sie also die Bewegung. Allgemein gibt es viele verschiedene Arten von Reibung. Die in der Schule häufig diskutierten Reibungsarten sind die Haftreibung, die Gleitreibung und die Rollreibung.
Haftreibungskraft
Alle Oberflächen, so glatt sie auch aussehen mögen, sind bei hinreichend starker Vergrößerung sehr rau. Dies führt dazu, dass sich bei der Berührung zweier Gegenstände die Unebenheiten beider Oberflächen ineinander verhaken – ähnlich wie bei einem Klettverschluss. Möchte man nun den einen Gegenstand entlang der Oberfläche des anderen bewegen, muss man zunächst die Kraft überwinden, die die Oberflächen zusammenhält. Diese Kraft wird als Haftreibung bezeichnet und hängt in der Regel von der Normalkraft und dem Haftreibungskoeffizienten ab.
Gleitreibung
Die Gleitreibung hat ihren Ursprung – ähnlich wie die Haftreibung – in mikroskopisch kleinen Unebenheiten, die auf jeder Oberfläche zu finden sind. Sie ersetzt im Grunde die Haftreibung, sobald sich ein Körper entlang der Oberfläche eines anderen bewegt. Sie wirkt ebenfalls stets entgegen der Bewegungsrichtung. Bei gleicher Normalkraft ist die Gleitreibung in der Regel jedoch schwächer als die Haftreibung. Deshalb ist es häufig sehr schwer, einen Gegenstand aus der Ruhe in eine Bewegung zu versetzen (Haftreibung), wohingegen es vergleichsweise einfach sein kann, den Gegenstand in einer Bewegung zu halten und durch die Gegend zu schieben (Gleitreibung). Obwohl die Gleitreibung nur bei bewegten Gegenständen auftritt, hängt sie im Gegensatz zur Luftreibung in der Regel nicht von der Geschwindigkeit ab.
Rollreibung
Die Rollreibung tritt auf, weil sich auch scheinbar starre Objekte unter einer Belastung, wie zum Beispiel der Normalkraft, zumindest leicht verformen. Aufgrund dieser Verformung wird ein Teil der Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt, was schließlich dazu führt, dass die Bewegung verlangsamt wird. Dennoch lässt sich auch die Rollreibung ähnlich wie die Haft- und die Gleitreibung auch wieder ganz einfach durch die Normalkraft und den für die Rollreibung gemessenen Reibungskoeffizienten berechnen.
Die Formel dafür lautet:
Reibungskraft – Zusammenfassung
Wie dir sicherlich aufgefallen ist, sehen die Formeln für die Haft-, die Gleit- und die Rollreibung sehr ähnlich aus. Und in der Tat, sie sind vom Aufbau her gleich. Lediglich die verwendeten Reibungskoeffizienten unterscheiden die Berechnung der unterschiedlichen Reibungskräfte voneinander. Du musst dir also nur die allgemeine Form merken und wissen, um welche Reibungsart es sich bei deinem Beispiel handelt, um den richtigen Koeffizienten aus einer Tabelle ablesen und in die Formel einsetzen zu können.
Häufig gestellte Fragen zum Thema Reibungskraft
Die Reibungskraft ist eine Kraft, die eine Bewegung abbremst.
Allgemein gibt es innere und äußere Reibungskräfte. Ein Beispiel für eine innere Reibungskraft wäre die Luftreibung, da sie in einem Medium stattfindet. Beispiele für die äußere Reibung sind die drei oben genannten Reibungsarten: Haftreibung, Gleitreibung und Rollreibung.
Die drei am häufigsten in der Schule besprochenen Reibungsarten sind die Haftreibung, die Gleitreibung und die Rollreibung.
Das Auftreten von Reibung hat seine Ursache darin, dass unterschiedliche Teilchen, wie zum Beispiel die Teilchen in den Unebenheiten zweier Oberflächen, aneinanderstoßen und die aufgenommene Energie als Wärme wieder abgeben. Der Verlust der Bewegungsenergie durch die Umwandlung in Wärme führt dazu, dass die Bewegung verlangsamt wird.
Im Fall der oben besprochenen Reibungskräfte genügt es, sich die Formel 
zu merken und den Reibungskoeffizienten 
entsprechend der betrachteten Reibung einzusetzen.
Im Grunde lässt sich bei gleicher Normalkraft gegen die Reibungskraft wenig tun, da der Reibungskoeffizient allein von den verwendeten Materialien abhängt. Somit bleibt nur die Wahl anderer Materialien. Um zum Beispiel die Gleitreibung zu verringern, wäre es möglich, als Unterlage statt Holz ein Metall oder sogar Eis zu verwenden.
Wie auch bei der Verringerung der Reibungskraft bleibt einem auch hier nur die Möglichkeit, das Material zu wechseln, solange man die Normalkraft nicht verändert. Eine Möglichkeit hierfür wäre zum Beispiel die Verwendung einer gummierten Unterlage.
(Newton).Von den oben diskutierten Reibungskräften ist die Haftreibung am stärksten, gefolgt von der Gleitreibung. Das Schlusslicht bildet die Rollreibung.
Die Reibungskraft ist die Kraft, die die Bewegung eines Körpers aufgrund von Reibung hemmt. Möchte man die Bewegung unverändert aufrechterhalten, muss man eine zusätzliche Kraft auf den Körper entlang der Bewegungsrichtung ausüben. Durch die Berechnung der Reibungskraft lernt man, wie stark die Bewegung verlangsamt wird und somit wie viel Kraft man aufwenden muss, um der Verlangsamung des Körpers entgegenwirken zu können.
Reibung ist tatsächlich in vielen Situationen erwünscht. So wäre es ohne Reibung zum Beispiel nicht möglich, mit einem Auto zu fahren oder gar zu lenken, und auch das einfache Festhalten eines Gegenstands würde sich als äußerst kompliziert erweisen.
Es gibt viele Situationen, in denen Reibung unerwünscht ist. In zum Beispiel Kugellagern wird versucht, die Reibung so weit wie möglich zu reduzieren.
Die Reibungskoeffizienten können ganz einfach experimentell bestimmt werden. So kann zum Beispiel der Haftreibungskoeffizient bestimmt werden, indem man misst, wie viel Kraft man aufwenden muss, um einen Körper in Bewegung zu versetzen. Unter Kenntnis der Normalkraft kann nun der Reibungskoeffizient bestimmt werden. Für die Koeffizienten von Roll- und Gleitreibung muss hingegen überprüft werden, wie viel Kraft man benötigt, um eine Bewegung aufrechtzuerhalten.
Die Rollreibung ist geringer, da sich die Oberflächen nicht wie bei der Gleitreibung gegeneinander verschieben und so aneinanderstoßen. Die Rollreibung kommt durch die Verformung des gerollten Gegenstands selbst zustande und der Energieverlust ist dabei in der Regel geringer.
Die Haftreibung tritt an den Kontaktflächen zweier Körper auf, die sich in Ruhe befinden, und die Gleitreibung an zueinander bewegten Kontaktflächen.
Reibung tritt überall auf. Ohne Reibung wäre es schwer, Dinge zu greifen oder sich selbst fortzubewegen.
Es kommt auf die Art der Reibung drauf an. Die Luftreibung ist zum Beispiel geschwindigkeitsabhängig. Die Haft-, Gleit- und Rollreibung sind unabhängig von der Geschwindigkeit.
Die Reibungskraft wird durch die Stärke der Normalkraft und den Reibungskoeffizienten beeinflusst, wobei der Reibungskoeffizient selbst von den verwendeten Materialien abhängt.