Reibung

Reibung ist die Kraft, die der Relativbewegung von zwei Kontaktflächen entgegenwirkt. Sie wirkt in der Regel gegen die Bewegungsrichtung und ist abhängig von Materialpaarung, Oberflächenbeschaffenheit, Last und Umgebung. In der Mechanik werden häufig zwei Hauptformen unterschieden: statische Reibung, die dem Beginn der Relativbewegung entgegenwirkt, und kinetische Reibung, die während der Bewegung auftritt. In einigen Fällen spielt auch rollende Reibung eine Rolle bei Kontakt von Hohlkörpern, sowie die Reibung in Fluiden (viskose Reibung).

Coulombsches Reibungsgesetz: Die Reibungskraft F_f ist beschränkt durch F_f ≤ μ_s N, wobei μ_s der statische Reibungskoeffizient ist. Wird die Bewegung fortgesetzt, ist F_f typischerweise ca. μ_k N, mit μ_k dem kinetischen Reibungskoeffizienten, wobei μ_k ≤ μ_s. Die tatsächlichen Werte hängen stark vom Werkstoff, Oberflächenrauheit, Temperatur, Feuchtigkeit und Schmierung ab.

Ursachen der Reibung: Auf mikroskopischer Ebene greifen Unebenheiten der Oberflächen ineinander (Kontakt von Asperitäten), es kann zu Adhäsion, Verschleiß durch Verdrängung von Materialien und Bildung einer Schmier- oder Grenzschicht kommen.

Bedeutung und Anwendungen: Reibung ermöglicht das Gehen, das Rollen von Rädern, den Halt von Bremsen und das Antriebstrangsystem. Gleichzeitig führt Reibung zu Energieverlusten und Verschleiß; Einsparungen durch Schmierstoffe, Oberflächenbeschichtungen, glatte Oberflächen oder Wälz- statt Gleitreibung sind gängige Maßnahmen.

Messung und Forschung: Reibung wird in Laboren durch Bestimmung von μ_s und μ_k für Materialpaare charakterisiert. Anwendungen reichen von Maschinenbau über Tribologie bis hin zur Biologie.