Reibungskoeffizienten

Der Reibungskoeffizient, oft als mu bezeichnet, ist eine dimensionslose Größe, die das Verhältnis der Reibungskraft F_r zwischen zwei Kontaktoberflächen zur Normalkraft F_N beschreibt: F_r = mu F_N. Im statischen Zustand gilt F_r ≤ mu_s F_N, wobei mu_s der statische Reibungskoeffizient ist. Beim Überwinden der Haftgrenze entspricht mu_k dem Reibungskoeffizienten im Bewegungszustand, dem kinetischen Reibungskoeffizienten, der in der Regel kleiner als mu_s ausfällt.

Es gibt zwei Haupttypen: mu_s (statischer Reibungskoeffizient) und mu_k (kinetischer Reibungskoeffizient). Der statische Koeffizient beschreibt die maximale Reibung, bevor relative Bewegung beginnt; der kinetische Koeffizient beschreibt die Reibung während der fortgesetzten Relativbewegung der Oberflächen.

Der Reibungskoeffizient hängt von mehreren Faktoren ab: der Materialpaarung, der Oberflächenbeschaffenheit (glatt, rau, verunreinigt), Temperatur, Schmierung, Relativgeschwindigkeit und der Last. In der Praxis variiert mu stark je nach Bedingungen; trockene Reibung unterscheidet sich von geschmierter Reibung und von gleitender gegenüber rollender Bewegung. Typischerweise ist mu_s größer als mu_k.

Messung: Der statische Koeffizient wird oft durch Neigen eines Plans bestimmt; der Instabilitätspunkt gibt mu_s als tan(θ) an. Der kinetische Koeffizient ergibt sich aus mu_k = F_r / F_N bei konstanter Relativgeschwindigkeit. Weitere Messmethoden verwenden Tribometer wie Pin-on-Disk oder Ball-on-Flat.

Anwendung: Der Reibungskoeffizient ist zentral in der Tribologie und beeinflusst Bau, Antriebstechnik, Bremsen, Lagerung und Verschleiß. Durch Schmierung, Oberflächenbehandlung oder Materialwahl lässt sich mu gezielt beeinflussen, um gewünschte Haftung oder Gleitfähigkeit zu erreichen.