Gleitreibungskraft

Was ist die Gleitreibung?

Sobald ein Körper die Haftreibung überwunden hat und gleitet, wirkt eine kleinere, näherungsweise konstante Gleitreibungskraft entgegen der Bewegungsrichtung. Sie hängt — wie die Haftreibung — von der Normalkraft und der Materialpaarung ab, aber nicht von der Geschwindigkeit (im klassischen Coulomb-Modell).

Wichtig ist die Größenordnung: Die Gleitreibungszahl μ_G ist fast immer kleiner als die Haftreibungszahl μ_H derselben Materialpaarung. Genau deshalb fühlt es sich an, als „würde die Kiste plötzlich leichter", sobald sie einmal in Bewegung ist.

Die Formel

F_G = μ_G · F_N

F_N = Normalkraft  (auf horizontaler Ebene: m · g)
μ_G = Gleitreibungszahl (dimensionslos)

Die Variablen

Typische Werte: Stahl auf Stahl ≈ 0,1; Gummi auf trockenem Asphalt ≈ 0,7; Holz auf Holz ≈ 0,3; Teflon auf Stahl ≈ 0,04.

Minimal-Beispiel

Eine Kiste mit F_N = 200 N gleitet, μ_G = 0,3:

F_G = 0,3 · 200
    = 60 N

Um sie gleichförmig weiterzuschieben, sind 60 N nötig — weniger als die 80 N, die für das Losbrechen erforderlich waren.

Praxis-Beispiele

Beispiel 1 — Bremsweg

Ein Auto bremst auf trockenem Asphalt (μ_G ≈ 0,7) bei blockierten Rädern. Bei m = 1.200 kg beträgt die Bremskraft:

F_N = 1.200 · 9,81 ≈ 11.772 N
F_G = 0,7 · 11.772 ≈ 8.240 N

Daraus folgt eine Verzögerung von a = F_G / m ≈ 6,87 m/s² — der klassische „eine-halbe g"-Bereich.

Beispiel 2 — Schlitten auf Schnee

Ein 25-kg-Schlitten auf Schnee, μ_G ≈ 0,05. Welche Zugkraft hält ihn in Bewegung?

F_N = 25 · 9,81 ≈ 245,3 N
F_G = 0,05 · 245,3 ≈ 12,3 N

Beispiel 3 — μ_G aus Bremsversuch

Ein 80-kg-Körper bremst gleitend mit F_G = 200 N. Wie groß ist μ_G?

F_N = 80 · 9,81 ≈ 784,8 N
μ_G = F_G / F_N
    = 200 / 784,8
    ≈ 0,255

Beispiel 4 — Reibungsleistung

Eine 100-kg-Maschine wird mit 0,5 m/s über den Boden gezogen, μ_G = 0,4. Welche Leistung verlangt die Reibung?

F_N = 100 · 9,81 ≈ 981 N
F_G = 0,4 · 981 ≈ 392,4 N
P   = F_G · v = 392,4 · 0,5 ≈ 196 W