Sexl Physik 5 RG, Schulbuch

3 Der Einfluss der Reibung In diesem Kapitel erfährst du, − wovon die Reibung abhängt, − über die Rolle der Reibung bei der Fortbewegung, − über die Rolle der Reibung beim Bremsen eines Autos. Jede Bewegung, die wir auf der Erde beobachten, kommt irgendwann zum Still- stand. Dies gilt auch für Bewegungen im Wasser oder in der Luft. Die Ursache ist die Reibung, die Wechselwirkung zwischen dem bewegten Körper und dem umge- benden Medium. Reibungskräfte benötigen wir aber auch, um uns fortzubewegen. Dies wird im zweiten Teil dieses Kapitels erörtert. Untersuche, überlege, forsche: Reibung 40.1 In einer Zeitung liest du: „Eine Autolenkerin verlor während der Autobahnfahrt bei einer Geschwindigkeit von 90 km/h das Bewusstsein. Der Beifahrer konnte den Fuß der Fahrerin vom Gaspedal lösen und das Auto auf den Pannenstreifen len- ken. Danach ließ er es ausrollen. Nach etwa einem halben Kilometer kam das Auto zum Stillstand.“ W 1 a) Überlege, ob der Bericht aus physikalischer Sicht korrekt sein kann. S 2 b) Überlege, welche Reibungsvorgänge das Auto gebremst haben. S 2 c) Warum wäre es gefährlich, in diesem Notfall vor dem Anhalten den Motor abzuschalten? Reibungskräfte sind wichtig, um ein Fahrzeug abzubremsen oder in Bewegung zu setzen (vgl. auch S. 41). Da Reibungskräfte zu Energieverlusten führen (siehe S. 67), möchte man in vielen Fällen Reibungskräfte vermindern. Um dies technisch zu lö- sen, muss man mehr über die Reibungskräfte erfahren. Wir betrachten dabei zu- nächst den einfachsten Fall, das Gleiten auf einer ebenen Fläche. Experiment: Die Reibungskraft 40.1 E 1 Du brauchst: Einen Holzquader, verschiedene Materialien als Unterlage, eine Federwaage, einen Wagen mit Rädern, kleine Massestücke. a) Ziehe den Quader möglichst gleichmäßig über verschiedene Unterlagen und miss die dafür notwendige Kraft mit einer Federwaage. Protokolliere. b) Führe denselben Versuch mit dem Wagen durch und miss wieder die dafür not- wendige Kraft. Was beobachtest du? c) Bestimme die Masse des Quaders und verdopple sie durch Auflage von Masse- stücken. Wie ändert sich die Kraft, die du für das Gleiten aufwenden musst? d) Ändere die Unterlage und beobachte die Änderung der Kraft. e) Ändere die Gleitgeschwindigkeit und beobachte, ob sich dabei die Kraft ändert. f) Vergrößere die Auflagefläche und wiederhole das Experiment. g) Lege den Quader auf den Wagen und miss die Kraft, die du benötigst, um den Wagen in Bewegung zu setzen. Da der gleitende Körper (bei gleichmäßigem Ziehen!) nicht beschleunigt wird, muss die Federkraft gerade den Widerstand der Reibungskraft kompensieren. Wir können daher den Betrag der Reibungskraft direkt am Kraftmesser ablesen. 40.1 ? Mit welcher Geschwindigkeit sinkt ein Fallschirmspringer zur Erde – hängt dies von seiner Absprunghöhe ab? F F N F G F R 40.2 Eine äußere Kraft F wirkt auf den Quader. Ist sie größer als die Haftreibung F R , wird der Körper beschleunigt. In der Folge muss nur noch die kleinere Gleitreibung überwunden werden. Ist die Gleitreibung gleich der Zug- kraft, so bewegt sich der Körper gleichförmig. 40.3 Felgenbremse am Fahrrad. Beim Bremsen werden die Bremsklötze gegen die Felgenflan- ken gepresst. 40.4 Stark vergrößerte Darstellung des Quer- schnitts aneinanderliegender Reibungsflächen 40 MECHANIK 1 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des V rlags öbv