Gleitreibung oder Haftreibung

Famondir · Anmeldungsdatum: 13.12.2022 Beiträge: 2

Meine Frage:
Hallo alle zusammen. Das Themenfeld Reibung führt bei mir und einer Kollegin zu unterschiedlichen Meinungen. Ich möchte zunächst eine grundsätzliche Frage stellen, bevor ich das weiterführende Szenario beschreibe:

Ein Paket wird auf ein sich mit konstanter Geschwindigkeit fahrendes, horizontales Transportband (aus sehr geringer Höhe) fallen gelassen. Es besitzt beim Aufprall eine horizontale Geschwindigkeit von 0. Das Paket springt nicht noch mal hoch.

Vorstellung 1 lautet: das Paket und das Transportband bewegen sich relativ zueinander. Es sollte der Gleitreibungskoeffizient berücksichtigt werden, wenn eine Reibungskraft berechnet wird.

Vorstellung 2 lautet: da das Transportband horizontal verläuft, ist der Grenzwinkel für Gleitreibung unterschritten. Es muss der Haftreibungskoeffizient betrachtet werden.

Meine Ideen:
Auf einer sich nicht bewegenden schiefen Ebene kommt es beim überschreiten des Grenzwinkels (für Haftreibung; tan alpha_haft) irgendwann dazu, dass ein zuvor ruhendes Objekt gleitet.

Kommt es beim unterschreiten eines anderen Winkels wieder zum Wirken der Haftung, obwohl sich Objekt und Ebene noch relativ zueinander bewegen?

Wenn man den Winkel klein genug macht, übersteigt die Gleitreibung die Hangabtriebskraft und das Objekt kommt irgendwann zur Ruhe. Dann haftet es wieder. Aber wechselt der Reibungskoeffizient vorher schon abhängig vom Winkel?

Das lässt sich mit meiner Vorstellung der Reibungsprozesse auf Grundlage von Verzahnung auf mikroskopischer Ebene nicht vereinbaren.

Nils Hoppenstedt · Anmeldungsdatum: 08.01.2020 Beiträge: 2019

Solange sich Paket und Förderband relativ zu einander bewegen, muss der Gleitreibungskoeffizient verwendet werden. Vorstellung 1 ist also richtig.

Qubit · Anmeldungsdatum: 17.10.2019 Beiträge: 829

Famondir · Anmeldungsdatum: 13.12.2022 Beiträge: 2

Okay. Vielleicht macht der Teil mit dem Fall aus kurzer Distanz auf das Band ein Fass auf, dass gar nicht nötig ist. Für den fraglichen Sachverhalt ist es vielleicht zweckdienlicher anzunehmen, dass das Paket so auf das Band gelegt wird, dass es mit Geschwindigkeit 0 (in allen Raumrichtungen) platziert und sofort losgelassen wird. Dann sollte das Thema des inelastischen Stoßes raus sein, oder?

Danke für eure Antworten bisher. Ich stelle dann mal die Folgefragen:

1) Die Gleitreibung führt dann dazu, dass das Paket so lange vom Transportband beschleunigt wird, bis es die gleiche Geschwindigkeit hat, oder? Beim Wechsel in das System des Bandes, wäre es ja, als ob das Paket darauf entlang gleitet. Da das Band aber horizontal ist, wird es nicht durch eine Hangabtriebskraft beschleunigt. Es wirkt also nur die Reibung, die der Relativbewegung von Paket und Band entgegenwirkt, oder?

2) Für die Gleitreibung gilt also nicht eine größer-gleich Beziehung wie bei der Haftreibung, die nur so groß werden kann, wie eine Beschleunigung, die eine Bewegung verursachen will, oder?

3) Von außen betrachtet wirkt es dann, als ob die Gleitreibung das Paket positiv beschleunigt (Bewegung erzeugt). (Bremsen ist ja auch Beschleunigen.)

4) Das Paket hat also nicht nur den Zustand A: "Haftung quasi sofort" oder B: "Gleitet für immer auf dem Band (auf der Stelle)", sondern wird sich immer mehr der Bandgeschwindigkeit annähern und dann irgendwann haften, oder?

Nils Hoppenstedt · Anmeldungsdatum: 08.01.2020 Beiträge: 2019

Genauso ist es, das hast du richtig zusammengefasst. Man sollte auch beachten, dass das Modell des Gleitreibungskoeffizienten, der unabhängig von der Geschwindigkeit ist, nur eine Näherung ist. Die wahren Verhältnisse, gerade wenn der Körper vom Gleiten ins Haften übergeht, düften etwas komplizierter sein.

Viele Grüße,
Nils