Reibung - xy svnjsndvksv dkfmöksdvm dskn dvkmvd PDF

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7. Reibung

Warum gibt es Reibung ?

7.1 Reibung zwischen Oberflächen Einschränkung auf trockene Reibung Phänomenologische „Gesetze“ der Reibung Die Reibungskraft ist unabhängig von Auflagefläche proportional zur Normalkraft unabhängig von Geschwindigkeit

Hier gilt: Ausnahmen bestätigen die Regel !

Man unterscheidet: Haftreibung (Haftung) und Gleitreibung Reibungskräfte wirken der momentanen Geschwindigkeit entgegen. (Bei Haftreibung gibt es keine Relativgeschwindigkeit. Daher ist besser von Haftung zu sprechen)

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7.1 Haftreibung

r FN

r r FR ≤ µH FN

r FR

FN : Normalkraft FR : Reibungskraft

µH : Haftreibungskoeffizient Die Haftreibung hängt nicht von der Auflagefläche, sondern nur von der Andruckkraft und der Oberflächenbeschaffenheit ab.

r FG sin θ

Der Körper beginnt zu rutschen, wenn

FG sin θ ≥ µH FG cos θ ⇒

µ H = tanθ , θ = arctan µH

r FG

r FN

θ

7.1 Mikroskopische Ursache für Haftreibung

Bei Zunahme der Normalkraft vergrößert sich die Zahl der „Kontaktpunkte“ aufgrund der elastischen Deformation der Oberflächenunebenheiten. Haftung nimmt mit Zahl der Kontaktpunkte zu. Zugrundeliegende Wechselwirkung: Van der Waals Wechselwirkung

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7.1 Gleitreibung Wenn der Körper rutscht, wird die Reibungskraft geringer:

r r FR = µ G FN

r FN r v

FN : Normalkraft FR : Reibungskraft

r FR

µG : Gleitreibungskoeffizient

µH

Material Stahl-Stahl Alu-Alu Glas-Glas Teflon-Teflon Gummi-Beton Gummi-Beton (naß)

µG

0.7 1.0 0.9 0.04 1.0 0.3

0.6 1.0 0.4 0.04 0.8 0.25

µG ≤ µ H

7.1 Versuch: „Stick-Slip“ Bewegung Quader bewegt sich nicht gleichförmig

„Stick“

„Slip“

Reibung zwischen Papierflächen Bei Zunahme der Normalkraft findet Übergang zu kontinuierlichem Gleiten statt Übergang zum Gleiten auch bei Erhöhung der Relativgeschwindigkeit

T. Baumberger, et al. „Crossover from creep to inertial motion in friction dynamics“ Nature 367 (1994) 544

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7.1 Übergang von Haft- zur Gleitreibung

Haftung Gleiten

Haftreibung übersteigt Gleitreibung

7.1 Mikroskopisches Bild der Gleitreibung Tomlinson 1949

Mikroskopischer Stick-Slip Mechanismus Atom rastet in Bindungsplatz ein und wird aus Ruhelage ausgelenkt Bei weiterer Bewegung löst sich die Bindung und das Atom schwingt Die Schwingung ist gedämpft Es gibt Reibung weil jede Schwingung gedämpft ist

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7.1 Rollreibung r r FR = µR FN FN : Normalkraft FR : Reibungskraft

µR : Rollreibungskoeffizient Material

µR

Stahl – Stahl

0.001

Gummi-Beton

0.01

µ R...