Reibung

Reibung, in der Mechanik der Widerstand, der einem gleitenden, rollenden oder fließenden Körper durch einen anderen, mit ihm in Kontakt stehenden Körper entgegengesetzt wird.

In einem Festkörper liegt aufgrund der Kräfte zwischen den Teilchen (Atomen, Ionen oder Molekülen) eine so genannte innere Reibung vor. Unter anderem kommt dadurch eine Schwingung, z. B. einer Klaviersaite oder einer Stimmgabel, nach kurzer Zeit zum Erliegen. Die innere Reibung bei Flüssigkeiten und Gasen nennt man Viskosität.

Bei der äußeren Reibung (zwischen zwei Gegenständen) unterscheidet man Gleitreibung und Rollreibung. Bei der Gleitreibung beruht der Widerstand gegen die Bewegung auf den Unebenheiten der beiden Oberflächen. Bei der Rollreibung entsteht der Widerstand durch kleine Verformungen bzw. Vertiefungen, die ein Körper am anderen hervorruft. Bei beiden Arten der Reibung bewirken die molekularen Anziehungskräfte zwischen den Oberflächen den Widerstand gegen die Bewegung. Der Reibungswiderstand ist jeweils proportional zu der Kraft, mit der die beiden Gegenstände zusammengedrückt werden. Man gibt das Ausmaß der Reibung als so genannten Reibungskoeffizienten an. Dies ist der Quotient aus der Kraft, die zum Bewegen der beiden einander berührenden Körper benötigt wird, und der Kraft, die beide Körper aneinanderpresst. Wenn ein Körper mit der Gewichtskraft 25 Newton auf einer ebenen Fläche ruht und eine Kraft von fünf Newton erforderlich ist, um ihn entlang der Berührungsfläche in Bewegung zu setzen, dann liegt der Reibungskoeffizient zwischen Körper und Auflagefläche bei 5 : 25 = 0,2. Bei geschmierten Maschinenteilen liegt der Reibungskoeffizient etwa zwischen 0,01 und 0,05; bei Kugellagern erreicht man Werte von rund 0,002. Die Reibungskraft zwischen zwei Gegenständen ist am größten, wenn sie relativ zueinander ruhen, und wird kleiner, wenn sie sich gegeneinander bewegen. Man unterscheidet daher die Haftreibung und die Gleitreibung. Die Bewegung zweier einander berührender Körper ist im Prinzip stets etwas unregelmäßig. Man kann sagen, bei der Gleitreibung gibt es immer wieder extrem kurze Momente, in denen die Haftreibung dominiert.

Der so genannte Reibungswinkel ist der Winkel, um den man die Fläche, auf der der betreffende Körper liegt, neigen muss, damit dieser gleichmäßig herabzugleiten beginnt. Die Größe dieses Winkels ist ein Maß dafür, wie stark die Reibung der Schwerkraft entgegenwirkt, die das Herabgleiten bewirkt.

Neuere Forschungserkenntnisse aus der Tribologie zeigten, dass die makroskopisch beobachtbaren Reibungsphänomene und die davon abgeleiteten Gesetzmäßigkeiten sich nicht ohne weiteres auf den atomaren Bereich übertragen lassen. So ist nach den neuen Ergebnissen beispielsweise die Reibungskraft eher verhältnisgleich (proportional) zum Grad der Irreversibilität (Unumkehrbarkeit) der Haftung, als einfach zur Stärke der Normalkraft. Die Reibungskraft hängt also nur davon ab, wie stark zwei Oberflächen aneinanderhaften. Außerdem wird sie durch die tatsächliche und nicht durch die scheinbare Auflagefläche bestimmt.

In der Tribologie beschäftigt man sich mit den Wechselwirkungen zwischen Oberflächen, die gegeneinander bewegt werden. Ein besonderer und junger Zweig dieser Wissenschaft ist die so genannte Nanotribologie. Sie befasst sich mit den Reibungsphänomenen im atomaren Bereich.