Haftreibung
Haftreibung oder Ruhereibung (auch Haft(reib(ungs))kraft) ist eine Kraft, die das Gleiten sich berührender Körper verhindert. Der Zustand ausreichender Haftreibung heißt Haften und schließt ggf. Kriechen ein. Haftung wird in diesem Zusammenhang etwa so benutzt wie Bindung in der Chemie.
Voraussetzung für das Auftreten von Haftreibung ist, dass sich zwei Körper berühren und die Kontaktfläche durch eine äußere Kraft F auf Scherung belastet wird. Es baut sich eine entgegengesetzte, betragsgleiche Kraft FH = −F auf, die eine Relativbewegung der beiden Oberflächen verhindert (Kraftschluss, siehe nebenstehende Abbildung b)). Steigt die Scherkraft, so setzen an der Haftreibungsgrenze FkritH = −F mit dem Gleiten Dissipation und Verschleiß ein (siehe Abbildung c)).
Mit anderen Formen der Reibung hat die Haftreibung gemeinsam, dass sie von Materialeigenschaften und Oberflächenbeschaffenheit abhängt und deshalb nur in grober Näherung durch einfache physikalische Gesetzmäßigkeiten beschrieben werden kann. Danach ist die maximale Haftreibung bei gegebener Normalkraft FN zu dieser proportional und unabhängig von der Größe der Kontaktfläche. Die Proportionalitätskonstante wird Haftreibungskoeffizient[1] oder Haftreibungszahl[2] genannt, siehe im Artikel Reibungskoeffizient für tabellierte Werte und weitere Details. Bei zunehmendem Anpressdruck steigt die übertragbare Scherspannung nur bis zur Fließgrenze an.
Durch elastische Verformung bei wechselnder Scherkraft oder bei Abrollen unter Scherbelastung ist die Haftreibung stets mit Gleitreibung verbunden, denn zum Rand der Kontaktfläche hin, beim Reifen Latsch genannt, nimmt die Normalspannung und damit die maximale Scherspannung ab. Je größer die Scherkraft, desto kleiner der Anteil der Kontaktfläche mit Haftreibung und desto größer der Schlupf, der unabhängig von der Rollrichtung etwa in Richtung der Scherkraft auftritt; siehe Kammscher Kreis.
Der meist geringe Unterschied zwischen Haft- und Gleitreibung kann Schwingungen anregen (quietschende Bremsen) und ist für Erdbeben verantwortlich; siehe Stick-Slip-Effekt.
Literatur
- Friedrich Herrmann Karlsruher Physikkurs: Altlasten der Physik (65) Haftreibung, 2003.
- Wolfgang Stamm: Modellierung und Simulation von Mehrkörpersystemen mit flächigen Reibkontakten, Diss., KIT, 2009, eingeschränkte Vorschau in der Google Buchsuche.
- Valentin L. Popov: Kontaktmechanik und Reibung: Ein Lehr- und Anwendungsbuch von der Nanotribologie bis zur numerischen Simulation, Springer-Verlag, 2009, ISBN 978-3-540-88836-9, eingeschränkte Vorschau in der Google Buchsuche.
Einzelnachweise
- ↑ Demtröder: Experimentalphysik 1. S. 130 (http://books.google.de/books?id=wD453JJ6nusC).
- ↑ Norbert Jost: Reibung und Verschleiß - eine kurze werkstoffkundliche Einführung. S. 6 (http://books.google.de/books?id=Ase52FC1fx0C).