Reibungsgesetze

In Lehrbücher können Sie zwei Reibungsgesetze finden: Die viskose Reibung und das Coulomb'sche Gesetz.

Viskose Reibung

Dieses Gesetz sagt: Die Reibkraft F_F ist proportional zur relativen Geschwindigkeit v zwischen einem festen Körper und einer Flüssigkeit bzw. zwischen zwei Flüssigkeitsschichten:

Der Proportionalitätsfaktor (der griechische Buchstabe gamma) wird oft Dämpfungskonstante genannt. Die Folge der viskosen Reibung ist, dass die Oszillationsamplitude des harmonischen Oszillators exponentiell abklingt.

Diese Art der Reibung kann mathematisch bewiesen werden, d.h. sie kann aus der Statistischen Mechanik und der Hydrodynamik abgeleitet werden. Dieses Gesetz gilt für den Fall einer dicken Gleitschicht zwischen zwei festen Körpern.

Dies ist ein empirisches Gesetz für die Reibung zwischen zwei festen Körpern. Es wurde von Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) vor mehr als 200 Jahren publiziert:

1. Die Reibkraft ist unabhängig von der sichtbaren Kontaktfläche zwischen den gleitenden Oberflächen.
2. Die Reibkraft ist proportional zur Normalkraft N, also der Kraft senkrecht auf der Gleitfläche, welche die beiden Körper zusammenpresst. Der Proportionalitätsfaktor wird Reibungskoeffizient genannt.
3. Die Gleitreibung F_K (d.i. die Kraft, die das Gleiten bei konstanter Geschwindigkeit aufrecht erhält) hängt nicht von der Gleitgeschwindigkeit ab. Sie ist kleiner oder gleich der Haftreibung F_S, d.i. die Schwellkraft, die nötig ist, um die beiden Körper in Bewegung zu setzen.

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Coulomb fasste zusammen, was man zu seiner Zeit wusste: Der erste Teil des Gesetzes war schon Leonardo da Vinci gekannt. Der zweite Teil geht auf den französischen Ingenieur Amonton aus dem Jahr 1699 zurück. Coulomb's eigener Beitrag ist der dritte Teil. Er hat Reibungskoeffizienten für verschiedene Materialien gemessen.

Im Experiment ist die Normalkraft durch das Gewicht des Blockes bestimmt, d.h. N = g M mit g als Schwerebeschleunigung. Ihr Wert ist 9.81 m/sec².