Gleitreibung
Bei der Gleitreibung gleiten zwei Oberflächen gegen einander, wie die Skier und die Schneeunterlage.
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Die Gleitreibung ist, neben der Roll- und Haftreibung, eine der drei Formen der Reibungskraft. Bei der Gleitreibung reiben zwei Flächen aufeinander, die sich relativ zueinander bewegen. Die Gleitreibungskraft $F_R$ hängt von der Normalkraft $F_N$ ab. Je stärker die Flächen aufeinander drücken, desto grösser ist die Gleitreibungskraft. Die Gleitreibungskraft ist auch abhängig von den Materialien und der Beschaffenheit der Oberflächen. Diese Eigenschaften werden im Gleitreibungskoeffizienten $\mu_G$ zusammengefasst:

\[ F_R = \mu_G \cdot F_N \]

Beispiele für Gleitreibung:

  • Die Fläche der Skier reibt auf dem Schnee
  • Die Kufen der Schlittschule gleiten auf dem Eis
  • Vorhänge: Gleiter aus Teflon rutschen in einer Aluminiumschiene
  • Wir reiben unsere Hände, um sie aufzuwärmen
  • Die Bremsbacken drücken auf die Bremsscheibe und wandeln so kinetische Energie in Wärme um
  • Ausrutschen auf einer Bananenschale
  • Vollbremsung eines Autos mit blockierten Rädern
  • Gleitlager

Die Gleitreibungskraft ist proportional zur Normalkraft: Verdoppeln wir die Normalkraft, so verdoppelt sich auch die Gleitreibungskraft. Der Proportionalitätsfaktor heisst Gleitreibungskoeffizient $\mu_G$. Je kleiner der Gleitreibungskoeffizient, desto kleiner wird die Gleitreibung bei einer gegebenen Normalkraft sein:

\[ F_R = \mu_G \cdot F_N \]

Die Gleitreibung ist deutlich grösser als die Rollreibung und ist deshalb für die Fortbewegung ungeeignet, ausser auf Eis und Schnee. Mit Hilfe von Schmiermitteln kann die Gleitreibung deutlich gesenkt werden.

Gleitreibung an der schiefen Ebene

Die Gleitreibung ist meistens kleiner als die Haftreibung bei gleichen Materialien und gleicher Normalkraft. Wir können das an der schiefen Ebene gut erkennen: Ein ruhender Klotz hält durch Haftreibung an der schiefen Ebene, d.h. er ist im Kräftegleichgewicht und die Haftreibungskraft ist gleich der Parallelkomponente der Gewichtskraft $F_{g \parallel}$.

Kommt der Klotz einmal ins Rutschen, gleitet er und wird immer schneller. Die Gleitreibungskraft ist kleiner als die Parallelkomponente der Gewichtskraft: $F_R < F_{g \parallel}$. Es kann somit kein Kräftegleichgewicht entstehen. Die resultierende Kraft $F_{res}$ beschleunigt den Klotz den Hang hinunter.

Bei einem Skifahrer auf einem nicht zu steilen Stück ist die Gleitreibung etwa gleich gross, wie die Parallelkomponente der Gewichtskraft. Der Skifahrer bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit, da er im Kräftegleichgewicht ist.

Aufgabensammlung

  • Bremsweg (0108)

  • Fahrrad (0077)

  • Schwerer Kasten (0106)