Reibungskraft

Wenn man beim Schlittenfahren von einer glatten Oberfläche (Eis-Schnee) auf eine raue Oberfläche (Straße- Sand) gerät, merkt man dass der Schlitten abbremst. Die Kräfte, die das bewirken nennt man Reibungskräfte.

Solche Kräfte treten in der Umwelt an vielen Stellen auf. Manchmal sind sie erwünscht, z.B. beim Bremsen eines Autos und manchmal unerwünscht, wenn das Auto auf glatter Fahrbahn nicht bremsen kann.

Versuch 1: Zwei Körper aus Holz und Stein werden aufeinander gesetzt und bewegt.

Beobachtung und Erklärung: Sie gleiten schwer übereinander. Die Berührungsflächen sind rau und greifen beim Gleiten ineinander.

Man spricht darum von einer Gleitreibung.

Wovon hängt die Größe der Gleitreibung ab?

Versuch 2: Ein Holzklotz wird an einen Kraftmesser gehängt und über einen Tisch gezogen. Dann wird der Klotz auf die kleinere Seitenfläche gestellt.
Beobachtung: Die “Gleit-Reibungskraft“ ist von der Größe der Berührungsfläche nicht abhängig, sie ist bei beiden Experimenten gleich groß.

Der Ausschlag des Kraftmessers gibt die Kraft an, die zur Bewegung des Klotzes notwendig ist. Vergleiche die Experimente!

Versuch 3: Bei einem ähnlichen Versuch werden drei Klötze gezogen. Einmal liegen die Klötze übereinander (die Masse oder Gewichtskraft ist drei Mal so groß). Einmal werden drei Klötze hintereinander gezogen (die Berührungsfläche ist drei Mal so groß).

Beobachtung: Die Größe der Gleitreibungskraft ist unabhängig von der Berührungsfläche. Die Gleitreibungskraft verdreifacht sich, wenn sich die Masse (Gewichtskraft) des Körpers verdreifacht.

Versuch 4: Wir legen auf den Holzklotz noch ein Gewicht.

Beobachtung: Die Gleitreibungskraft nimmt mit wachsender Gewichtskraft zu.

Experimente mit unterschiedlichen Oberflächen kann man mit der folgenden Animation ausprobieren.

Link zur GeoGebra-App: https://www.geogebra.org/m/bxcnub6s

Quelle: Exploring Friction, https://www.geogebra.org/m/jZeNyTTj