Ist die Reibung niemals von der Aufstandsfläche abhängig?
Also in der physikalischen Lehre wird ja beschrieben, dass die Reibung das Produkt aus Reibungszahl und Normalkraft ist (somit nicht von der Aufstandsfläche des Körpers abhängig)
Aber bei z.B. Reifen kennt man das ja so, dass die Reibung sehr wohl durch die Aufstandsfläche beeinflusst wird. Oder ist das nur die Kraftwirkung bei Beschleunigung/Bremsung und Lenkung, die auf die Straße verstärkt wird?
4 Antworten
Bei der einfachen Formel handelt es sich um ein idealisiertes Modell, das für die meisten Fälle exakt genug ist. Tatsächlich ist die Reibung aber von vielen Faktoren abhängig und bei unterschiedlich größen Aufstandsflächen kann man Unterschiede im Promille- oder Prozentbereich messen. Mit einem breiten Reifen kann man schneller um die Ecke biegen wie mit einem schmalen. Das macht nicht viel aus, aber bei einem Rennen kann das entscheidend sein.
Es gibt verschiedene Arten von Reibung. Die Haftreibung ist zwar nicht von der Fläche abhängig, wohl aber der Rollwiderstand (der ist bei fest aufgepumpten Reifen geringer als bei weich aufgepumpten). Genauer gesagt ist der Rollwiderstands-Koeffizient davon abhängig (und von einigen anderen Sachen auch).
Daneben gibt es noch ein paar andere Arten Reibung.
Bei Reifen kommt insbesondere dazu, dass wir hier keine Festkörper haben, sondern der Reifen passt sich dem Untergrund an und "saugt" sich dort fest.
Übrigens gibt es auch bei Festkörpern eine (geringe) Abhängigkeit des Haftreibungskoeffizienten vom Druck.
> Produkt aus Reibungszahl und Normalkraft
Ist, wie so vieles, nicht die absolute Wahrheit (dafür ist die Religion zuständig, nicht die Physik), aber in vielen Fällen eine sehr gute Näherung.
Ausnahmen dort, wo Material sehr stark belastet wird (Gummi auf Strasse) oder eine makroskopisch sichtbare Verformung erzeugt wird (Skibremse im Schnee).
Auch die Rollreibung hängt vom Durchmesser des Rades ab sowie von der Verformbarkeit der Unterlage - und weniger von der Oberflächenbeschaffenheit:
http://www.maschinenbau-wissen.de/skript3/mechanik/kinetik/283-rollreibung
Trotzdem kann man häufig mit konstant gedachtem Rollreibungskoeffizienten rechnen, etwa für Gummi auf Asphalt. Der gilt dann eben für Autos und Fahrräder, nicht aber für Skateboards mit ihren viel kleineren Rollen.
Die statische Reibung (Haftreibung) hängt nicht von der Auflagefläche ab.
F_Gewicht = m * g
F_Reib = F_Gewicht * µ
Hier sieht man schonmal keine Fläche. Drieseln wir also die Formeln noch weiter ausseinander:
P_Fläche = F_Gewicht / A_Auflage
F_Reib / A_Auflage = F_Gewicht / A_Auflage * µ
Wie man sieht, kommt die Auflagefläche in beiden Termen vor. Wenn ich die Auflagefläche vergrößere wird der Druck geringer. Ein geringerer Druck multipliziert mit der vergrößerten Auflagefläche erzeugt genau wieder die gleiche Kraft welche mit µ die Reibkraft erzeugt.
"Wenn ich die Auflagefläche vergrößere wird der Druck geringer"
Eigentlich nicht der Druck, sondern die Flächenpressung.