Reibungskraft

Warum wirst du beim Fahrradfahren langsamer, wenn du aufhörst zu treten? Oder warum wachsen Skifahrer vor der Saison ihre Skier? In beiden Fällen wirkt eine Reibungskraft, die den Fahrer ausbremst.

Aber was ist überhaupt die Reibungskraft und wie wird sie berechnet?

simpleclub erklärt es dir!

Reibungskraft einfach erklärt

Zwischen zwei Körpern wirkt immer eine Reibungskraft \overrightarrow F_R$\overrightarrow F_R$. Diese entsteht durch die Beschaffenheit der Oberfläche eines Körpers. Im Alltag gibt es zwei wichtige Arten der Reibungskraft:

• Haftreibung
• Gleitreibung

Die Haftreibung wirkt, wenn ein Körper aufgrund der Reibung nicht bewegt wird.
Die Gleitreibung tritt auf, wenn ein Körper trotz der Reibung bewegt wird.

Die Reibungskraft berechnet sich mit:

• \mu$\mu$ = Reibungskoeffizient
• \overrightarrow F_N$\overrightarrow F_N$ = Normalkraft

Reibungskraft Definition

Reibungskraft Ursache

Alle Oberflächen sind unterschiedlich beschaffen. Sie sind also unterschiedlich rau beziehungsweise glatt. Ein Spiegel ist zum Beispiel sehr glatt und ein stück Holz sehr rau.
\rarr$\rarr$ Je rauer eine Oberfläche ist, desto größer ist die Reibung, die diese Oberfläche verursacht.

Die Stärke der Reibung wird mit dem **Reibungskoeffizienten \mu$\mu$ angegeben. Der Reibungskoeffizient ist eine Zahl und hat keine Einheit. Der Koeffizient bezieht sich dabei immer auf die Reibung zwischen zwei Oberflächen und ist spezifisch für diese Stoffe.
\rarr$\rarr$ Je größer der Reibungskoeffizient ist, desto größer ist die Reibung zwischen den beiden Oberflächen.

Je nachdem, ob eine Haftreibung oder eine Gleitreibung stattfindet, musst du unterschiedliche Koeffizienten nutzen:

Kräfte an der schiefen Ebene

Wenn sich ein Körper auf einer schiefen Ebene befindet, wirken auf den Körper verschiedene Kräfte:

• Gewichtskraft \overrightarrow F_G$\overrightarrow F_G$
  \rightarrow$\rightarrow$ wirkt senkrecht zur Erdoberfläche
  \rightarrow$\rightarrow$ Kraft, mit der ein Körper von der Erde angezogen wird

• **Normalkraft** $ \overrightarrow F_N $
  \rightarrow$\rightarrow$ wirkt senkrecht zur schiefen Ebene
  \rightarrow$\rightarrow$Kraft, mit der ein Körper auf seine Unterlage drückt

• **Reibungskraft** $ \overrightarrow F_R $
  \rightarrow$\rightarrow$wirkt parallel zur schiefen Ebene nach oben

Reibungskraft Berechnung

Die Reibungskraft berechnet sich über folgende Formel:

Haftreibung oder Gleitreibung?

Die Haftreibungskraft \overrightarrow F_{R_\text{Haft}}$\overrightarrow F_{R_\text{Haft}}$ verwendest du, wenn ein Körper an einer Unterlage haftet und sich deshalb nicht bewegt. Die Reibungskraft ist also zu groß, als dass sich der Körper bewegen könnte.

Sobald sich der Körper anfängt zu bewegen (zum Beispiel durch Anschrägen der Unterlage), wirkt die Gleitreibungskraft \overrightarrow F_{R_\text{Gleit}}$\overrightarrow F_{R_\text{Gleit}}$.

Auf diese Unterscheidung solltest du bei Berechnungen unbedingt achten, da sich dadurch auch die verwendeten Koeffizienten ändern.

Reibungskraft Zusammenfassung

Die Reibungskraft \overrightarrow F_R$\overrightarrow F_R$ ist die Kraft, die durch die Reibung zwischen zwei Körpern entsteht. Dabei unterscheidest du zwischen der Haftreibungskraft und der Gleitreibungskraft.
Die Reibungskraft zwischen Körpern ist von der Rauigkeit der Oberflächen und damit von der Art der Stoffe abhängig. Diese Rauigkeit wird durch den Reibungskoeffizienten \mu$\mu$ angegeben.

Du berechnest die Reibungskraft über folgende Formel:

Beispiel 1: Spannung berechnen

Jan ist Biathlet. Er fährt einen Berg mit einem Anstiegswinkel von \alpha=30 °$\alpha=30 °$ hoch. Jan hat samt Ausrüstung eine Masse von m= 90~ \text{kg}$m= 90~ \text{kg}$. Wie groß ist die Reibungskraft, gegen die Jan ankämpfen muss?

Der Gleitreibungskoeffizient zwischen Ski und Schnee ist \mu_{Gleit} = 0,05$\mu_{Gleit} = 0,05$.

Lösung

\underline \textsf{Gegeben}\underline \textsf{Gegeben}

\underline \textsf{Gesucht}\underline \textsf{Gesucht}

\underline \textsf{Formel}\underline \textsf{Formel}

\underline{\textbf{Lösungsweg}}$\underline{\textbf{Lösungsweg}}$

Für die Berechnung der Reibungskraft musst du erst die Normalkraft bestimmen:

Anschließend kannst du die Reibungskraft berechnen. Dafür setzt du einfach die gegebenen Werte in die Formel ein:

Jan muss gegen eine Reibungskraft von etwa 38,23~\text N$38,23~\text N$ ankämpfen.