Reibungsgesetz

Reibungsgesetz ist der Oberbegriff für gesetzliche Beschreibungen der Reibung zwischen zwei Berührungspartnern. In der klassischen Physik wird oft das Coulombsches Reibungsgesetz herangezogen, das die Größe der Reibungskraft mit der Normalkraft in Zusammenhang setzt.

Nach dem Coulombschen Gesetz ist die Reibkraft Ff proportional zur Normalkraft N, Ff = μ N, wobei μ der Reibungskoeffizient der jeweiligen Materialpaarung ist. Dabei gilt für den statischen Zustand: Ff ≤ μs N; überschreitet der äußere tangentiale Kraft Ft diesen Wert, setzt Relativbewegung ein.

Während der Bewegung herrscht in der Regel eine annähernd konstante Reibkraft Ff = μk N, wobei μk der kinetische Reibungskoeffizient ist und μk ≤ μs. In vielen Anwendungen wird auch angegeben, dass Reibung großenteils von der Kontaktfläche unabhängig ist, sofern alle relevanten Bedingungen erfüllt sind.

Historisch stammen die Grundlagen von Amontons und Coulomb. Amontons’ Gesetze besagen, dass Reibung proportional zur Normalkraft ist und unabhängig von der Kontaktfläche bleibt; Coulombs Experimente führten zur Unterscheidung von statischer und kinetischer Reibung.

In der Praxis können μ je nach Temperatur, Oberflächenzustand, Schmierung und Anlaufgeschwindigkeit variieren. Moderne Beschreibungen verwenden fortgeschrittene Reibgesetze, wie rate-and-state-Gesetze, die Abhängigkeiten von Geschwindigkeit und Oberflächenzustand berücksichtigen. Reibung ist eng mit Tribologie, Verschleiß und Materialbeanspruchung verbunden.

Anwendungsbereiche reichen von Mechanik über Brems- und Kupplungssysteme bis hin zur Geophysik in der Modellierung von Erdbebenverschiebungen. Das Reibungsgesetz dient damit als Grundgerüst für das Verständnis von Haft- und Gleitprozessen.