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physik artikel (Interpretation und charakterisierung)

Gleitreibung

Rollreibung


1. Atom
2. Motor

Auch wenn beispielsweise ein zylindrischer Körper auf einer Unterlage abrollt, tritt eine die Bewegung hindernde Reibung, die Rollreibung, auf. Sie ist bei sonst gleichen Verhältnissen sehr viel kleiner als die Haft- oder Gleitreibung. Man kann sie ebenfalls mit eine geneigten Ebene messen, deren Neigungswinkel a so eingestellt wird, daß der Körper mit konstanter Geschwindigkeit abrollt. Ist G der Betrag der Gewichtskraft des Körpers, so gilt für den Betrag N der Normalkraft N = G * cosa und für den Betrag P der längs der geneigten Ebene nach unten gerichteten Kraft P = G * sina. Der Betrag M des Drehmoments, das auf den Körper infolge der Erdanziehungskraft ausgeübt wird, ist aber:

M = P * r = G * r * sina

M ist betragsgleich dem die rollende Bewegung hindernden reibungsbedingten Moment. Entsprechend dem Coulombschen Gesetz bei der Haft- und Gleitreibung gilt dann für den Betrag Mr des Momentes der Rollreibung:

Mr = fr * N

Im Gegensatz zum Haftreibungskoeffizienten und zum Gleitreibungskoeffizienten, die beide die Dimension einer Zahl haben, hat der Rollreibungskoeffizient die Dimension der Länge.

Für den Betrag Rr der Rollreibung gilt die Beziehung:

Rr = M/R = fr * N/r

Bei sonst gleichen Verhältnissen ist der Betrag der Rollreibung somit dem Radius des abrollenden Zylinders umgekehrt proportional. Je größer der Radius, um so kleiner der der Betrag der Rollreibung. Aus diesem Grund ist man bestrebt, die Räder von Fahrzeugen möglichst groß zu machen.

Da die Rollreibung bei gleichen Materialien und gleicher Oberflächenbeschaffenheit stets kleiner ist als die Gleitreibung, versucht man in der Technik nach Möglichkeit alle Gleitreibungsvorgänge in Rollreibungsvorgänge umzuwandeln. Das geschieht durch Verwendung von Kugel- oder Wälzlagern. Läßt sich die Gleitreibung jedoch nicht vermeiden, wie zum Beispiel in Zylindern von Motoren oder Dampfmaschinen, in denen Kolben an Zylinderwänden gleiten, bringt man Schmiermittel (Öle, Schmierfette) auf die Gleitflächen, so daß die Gleitreibung zwischen Kolben und Zylinderwand durch die weitaus geringere innere Reibung des Schmiermittels ersetzt wird.



Als innere Reibung bezeichnet man den Widerstand, den die einzelnen Teilchen eines festen, flüssigen oder gasförmigen Körpers ihrer relativen Bewegung untereinander entgegensetzten. Seine Wirkung zeigt sich bei festen Körpern z.B. darin, daß ein elastischer schwingender Körper allmälich zur Ruhe kommt, also eine gedämpfte Schwingung ausführt, weil seine mechanische Schwingungsenergie durch die innere Reibung nach und nach in Wärmeenergie umgewandelt wird. Bei durch Rohrleitungen strömenden Gasen oder Flüssigkeiten bewirkt die innere Reibung eine Geschwindigkeitsverringerung in der Nähe der Rohrwandung, da direkt an der Rohrwandung in der Regel eine ruhende Gas- oder Flüssigkeitsschicht haftet, an der sich die benachbarten strömenden Schichten reiben

 
 

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