Reibungskraft berechnen
Die Reibungskraft berechnen Sie aus Masse, Reibungszahl und Neigung: Ein Körper von 10 kg mit μ = 0,3 hat auf ebenem Boden F_R = 0,3 · 10 · 9,81 ≈ 29,4 N. Auf der schiefen Ebene kommt der Hangabtrieb dazu.
Beispiel: Masse 10 kg · Reibungszahl μ 0,3 · Neigungswinkel 20 ° → Reibungskraft: Reibungskraft F_R = 27,65 N. Quelle: Wikipedia – Reibung (Coulombsches Reibungsgesetz). Stand: .
So wird gerechnet
Die Reibungskraft ist das Produkt aus Reibungszahl und Normalkraft: F_R = μ · F_N. Die Normalkraft ist die Kraft, mit der der Körper senkrecht auf die Unterlage drückt. Auf ebenem Boden ist sie gleich der Gewichtskraft m · g.
Haftreibung und Gleitreibung
Solange ein Körper ruht, hält die Haftreibung bis zu einem Höchstwert μ · F_N dagegen. Gleitet er, wirkt die meist etwas kleinere Gleitreibung. Der Rechner nutzt die eingegebene Reibungszahl für beides: Sie zeigt, ab wann der Körper rutscht, und liefert danach die Beschleunigung. Die Fläche der Berührung spielt nach dem Coulombschen Gesetz keine Rolle.
Schiefe Ebene
Bei einer Neigung α zerfällt die Gewichtskraft in die Normalkraft F_N = m · g · cos α und die Hangabtriebskraft F_H = m · g · sin α. Der Körper rutscht, wenn F_H größer als μ · F_N ist, also ab dem Grenzwinkel arctan μ. Die Zugkraft bergauf bei konstanter Geschwindigkeit ist F_H + F_R.
- Typische Reibungszahlen liegen zwischen etwa 0,05 (geschmiert) und 1 (Gummi auf Asphalt).
- Mit Winkel 0 rechnet der Rechner auf der ebenen Fläche.
- Die Fallbeschleunigung beträgt 9,80665 m/s².
Häufige Fragen
Wie berechnet man die Reibungskraft?
F_R = μ · F_N, mit Reibungszahl μ und Normalkraft F_N. Auf ebenem Boden ist F_N = m · g. Bei 10 kg und μ = 0,3 ergibt das etwa 29,4 N.
Was ist der Unterschied zwischen Haft- und Gleitreibung?
Die Haftreibung hält einen ruhenden Körper fest und ist größer, die Gleitreibung wirkt auf einen rutschenden Körper. Für beide gilt F_R = μ · F_N, nur mit unterschiedlichen Zahlen.
Ab welchem Winkel rutscht ein Körper die schiefe Ebene hinunter?
Ab dem Grenzwinkel mit tan α = μ. Bei μ = 0,5 sind das etwa 26,6 °, unabhängig von der Masse.
Quellen und Rechtsgrundlagen
- Wikipedia – Reibung (Coulombsches Reibungsgesetz)
- Wikipedia – Friction (Coulomb friction, angle of repose)
- Wikipedia – Schiefe Ebene
- BIPM – SI-Broschüre: Normfallbeschleunigung g_n = 9,80665 m/s²
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