Reibungskräfte

Reibungskräfte sind Widerstandskräfte, die der Relativbewegung zweier aneinander haftender oder sich gegeneinander verschränkender Oberflächen entgegenwirken. Sie entstehen durch mikroskopische Verformung der Oberflächen, Adhäsion zwischen den Kontaktstoffen sowie durch das Einhaken von Unebenheiten.

Man unterscheidet statische Reibung und kinetische (Gleit-)Reibung. Die statische Reibung ist die maximale Gegenkraft vor dem Beginn der Relativbewegung und wird durch Ff,max = μs N beschrieben, wobei μs der statische Reibungskoeffizient und N die Normalkraft ist. Solange keine relative Bewegung herrscht, kann diese Kraft bis zu ihrem Grenzwert ansteigen.

Nach dem Auslösen der Bewegung greift die kinetische Reibung. Sie wird oft durch Fk = μk N beschrieben, wobei μk der kinetische Reibungskoeffizient ist; in vielen Fällen ist μk kleiner als μs, weshalb der Anlauf oft mit höheren Verlusten verbunden ist. Die Reibung wirkt der Bewegung entgegen und bleibt in der Regel unabhängig von der Kontaktfläche bei festen Oberflächen, während sie stärker von Materialpaarung, Oberflächenzustand, Schmierung und Temperatur abhängt.

Die Stärke der Reibung hängt von der Normalkraft, der Materialpaarung, der Oberflächenbeschaffenheit, der Temperatur und ggf. Schmierung ab. Schmierstoffe verringern Reibung, Verschleiß oder Rost erhöhen sie; die Geschwindigkeit kann μk in bestimmten Bereichen beeinflussen. Zusätzlich gibt es Rollreibung, die bei rollenden Körpern entsteht und typischerweise kleiner ist als Gleitreibung. Sie resultiert aus Deformationen der Kontaktflächen und Unregelmäßigkeiten.

Anwendungsbeispiele finden sich im Gehen, Bremsen, Halten von Objekten, Maschinenlagerung und Antriebssystemen, wo Reibung sowohl nützlich als auch verlustarm sein kann.