Physikerboard.de :: Thema-Überblick - Ist die Reibung wirklich unabhängig von Kontaktfläche?

Henry345 · Verfasst am: 03. Feb 2022 12:48 Titel:

Hysterese und Adhäsion.

Ersteres kennt man aus dem Physikunterricht, was im Schwung der Coulombscher Reibung behandelt wird. Hier spielt die Fläche keinerlei Rolle. Denn die Anpresskraft ist nur eine skalare Größe und somit bei z.B. einem Ausschnitt von finiten Elementen (z.B. 1 mm von einem 100 cm Körper) stets gleich. Halbiert sich der Körper, halbiert sich auch dessen Masse und somit die Anpresskraft. Dies trifft in der Praxis überwiegend bei strarren Oberflächen wie ein Holzkörper auf einem Holzboden zu.

Zweiteres kennt man z.B. von Klebestoffen. Die Oberflächenhaftung erfolgt durch eine Adhäsion. Wie allgemein bekannt ist, ist diese flächenabhängig. Umso größer die Klebefläche ist, umso höhere Lasten kann die stoffschlüssige Klebeverbindung aufnehmen.

Bei weichen Körper aus elastischen oder sogar hypererlastischen Stoffen wie Gummi treten sowohl Hysterese und Adhäsion auf. Wobei das Thema Reifen wiederrum ein sehr komplexes Thema ist. Denn Aufgrund der steifen Karkasse ist ein Reifen eher weniger elastisch und die Adhäsionskräfte sind gering. So gering das bei einem Reifen der Reibungskoeffizient nur sehr schwach von dieser Auflagefläche abhängig ist.

Auch gilt bei einem Reifen folgendes zu beachten. Bei der theoretischen Annahme, dass der Reifen vollständig über den Luftdruck tragend ist, ist die Auflagefläche am Reifenlascht (Postkartengröße) sogar unabhängig von dessen Reifenbreite. In der Praxis tragen aber die Reifenflanken einen erheblichen tragenden Anteil bei. Entscheidend ist nämlich das Querschnittsverhältnis. Um so geringer das Querschnittsverhältnis des Reifens, um so kleiner dessen Reifenhöhe ist, um so einen kleineren tragenden Anteil erfolgt über die Reifenflanken und somit mehr über den Luftdruck. Das dazu führt, dass die Reifenauflagefläche steigt.

Im Anhang mal ein paar Daten als Beispiel. "a" steht für die Breite und "b" für die Länge in Abrollrichtung des Reifenlatsches.

Mathefix · Verfasst am: 02. Feb 2022 18:22 Titel:

Die Unabhängigkeit der Reibkraft von der Fläche gilt nur bei Coulomb'scher Reibung: Kontakt zwischen Festkörpern als kraftschlüssige Verbindung.
Das plastische Gummi des Reifens verformt sich durch Belastung zu der Auflagefläche und es entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Reifen und der rauhen Fahrbahn. Die Reibkraft ist dann abhängig von der Grösse der Auflagefläche, die wiederum von der Normalkraft, dem Reifendruck, der Gummimischung, der Geometrie und Konstruktion des Reifens abhängt. Weiterhin spielt die Oberflächenstruktur der Fahrbahn eine Rolle.

as_string · Verfasst am: 02. Feb 2022 17:22 Titel:

Also, mit Theoretischer Physik hat das wenig zu tun, aber das nur nebenbei...

Ja, dies Formel für die Rollreibung/Haftreibung ist ne Näherung, die eher weiche Materialien, wie Gummi, eher ungenauer wird, denke ich, allerdings: Wenn ein Auto breitere Reifen hat, hat es normalerweise auch eine weichere Gummimischung relativ zum Fahrzeug-Gewicht.
Allerdings ist das eher eine Vermutung von mir aus Dingen, die ich von verschiedenen Leuten schon gehört hab. Man müsste das nochmal an konkreten Beispielen nachvollziehen.

Gruß
Marco

VivaDeu

Theoritische Physik sagt, Reibung zwischen zwei Körper hangt nur mir Stützkräften und Reibungskoeffizient,
mit Formel F = uN (u: Reibungskeoffizient).

ABER,
eine Auto mit breiter Reifen hat besser Bremsfähigkeit, z.B. gleich Auto mit 245mm Reifen hat relativ kurze Bremsweg wie 205mm Reifen.

Kann jemand theoritsche und praktische diese Frage erklären?
Ich danke Ihnen voraus!