Reibung – Warum Glatteis so rutschig ist

Reibung – Warum Glatteis so rutschig ist Übung

• Nenne die Wirkungsrichtung der Reibungskraft.

  Tipps

  Die Gewichtskraft zeigt zum Erdmittelpunkt hin.

  Die sogenannte Normalkraft zeigt senkrecht auf die Oberfläche eines Körpers, die mit einem anderen Körper in Kontakt steht.

  Reibung setzt einer Bewegung(srichtung) einen Widerstand entgegen.

  Lösung

  Steht ein bewegter Körper mit einem anderen Körper in Kontakt, tritt zwischen ihnen Reibung auf. Diese Reibung setzt der Bewegung einen Widerstand entgegen. Deshalb zeigt der Richtungspfeil der Reibung entgegen der Bewegungsrichtung.

• Nenne die Voraussetzungen für Reibungsphänomene.

  Tipps

  Reibung durch Luft ist eine Herausforderung, die der Motorsport mit aerodynamischen Automodellen zu meistern versucht.

  Reibungseffekte treten nur bei der Kontaktierung von Oberflächen zweier Objekte auf, die sich gegeneinander bewegen.

  Die Berührung von rauen Oberflächen sorgt für große Reibungseffekte. Die Berührung von glatten Oberflächen sorgt für geringe Reibungseffekte.

  Lösung

  Für das Phänomen der Reibung müssen einige Voraussetzungen erfüllt werden. Ein Körper alleine genügt nicht. Es braucht zwei Körper, die einander direkt berühren. Diese Berührungsfläche ist die Reibungsfläche der Körper.

  Reibung tritt bei jeder Bewegung von zwei beliebigen Körpern auf und versucht dieser entgegenzuwirken. Die Körper können dabei fest, flüssig oder gasförmig sein. Das ist der Grund dafür, weshalb sich eine Schaukel nach einer gewissen Zeit auspendelt.

  Die Beschaffenheit der Oberflächen der Körper bestimmt die Stärke der Reibung. Deshalb kann man mit Kreide leicht auf der Straße malen, aber nur schwer auf glatten Oberflächen wie Fensterscheiben.

• Analysiere, wie eine Welt ohne Reibung aussehen würde.

  Tipps

  Folgende Bewegung sei als reibungsfrei angenommen, lautet ein häufiger Hinweis in Aufgabenstellungen.

  Beim Gehen drücken wir unseren Körper von der Erde weg.

  Mit Kreide lässt sich nur schwer ein Fenster bemalen.

  Lösung

  Folgende Bewegung sei als reibungsfrei angenommen, lautet ein häufiger Hinweis in Aufgabenstellungen. Zur Vereinfachung der Rechnung wird die Reibung also gern vernachlässigt.*

  Doch wie sähe unser Alltag ohne Reibung aus? Wir könnten nicht einmal gehen. Denn beim Gehen drücken wir unseren Körper von der Erde weg. Dies ist durch die Reibung zwischen unseren Schuhsohlen und dem Boden möglich und wir können uns nur so vorwärts bewegen. Bereits beim Anziehen der Schuhe würde der Gehprozess scheitern, denn ohne Reibung halten die Schnürsenkel nicht.

  Würden Kinder in einer Welt ohne Reibung versuchen, mit Kreide auf eine Straße zu malen, sähe man dort: nichts. Mit Kreide lässt sich zum Beispiel nur schwer ein Fenster bemalen.

  Auch Kochen würde zur Herausforderung werden. Denn es gäbe keine Gewürze, kein Mehl und auch sonst keine Produkte, die durch Mahlen entstehen.

• Erschließe, ob die Reibung in den Situationen gewünscht oder unerwünscht ist.

  Tipps

  Ohne Reibung würde ein Sprinter am Startblock und mit den ersten Schritten abrutschen.

  Eine Wirkung der Reibung ist Wärme.

  Dank Haftreibung bleibt ein Nagel an seiner Stelle in der Wand.

  Auch Luft sorgt für Reibung.

  Lösung

  Reibung macht sich auch in statischen (ohne Bewegung) Situationen bemerkbar: so fällt ein Nagel gerade Dank Reibung nicht aus der Wand. Die Haftreibung sorgt dafür, dass der Nagel nicht aus der Wand gleitet. Erwünscht ist die Reibung auch, wenn raue Oberflächen für einen Effekt gebraucht werden. Beispielsweise beim Reiben von Feuersteinen, um Feuer zu machen. Auch ein Sprinter ist auf Reibung angewiesen, um sich vom Startblock abdrücken zu können. Die Bremswirkung eines Autos wäre ohne Reibung nicht möglich. Im Wintersport und bei Schwimmwettkämpfen möchte man Reibung durch möglichst glatte Oberflächen vermeiden. Ohne Reibung* müsste man ein Kind nicht ständig auf der Schaukel anschieben und auch bei Stürzen auf den Boden bliebe die Haut unverletzt.

• Gib die Wirkung der Reibung an.

  Tipps

  Elektromagnetische Wellen werden beispielsweise zum Übertragen von Signalen verwendet.

  Die Elektrizitätslehre beschäftigt sich mit Themen wie dem Laden und Entleeren von Batterien. Das Thema Reibung ist dagegen dem Teilbereich der Mechanik zuzuordnen.

  Lösung

  Reibung bewirkt das Abbremsen von Körpern, die Bewegungsenergie wird dabei zum größten Teil in Wärmeenergie umgewandelt. Die Körper erwärmen sich also, wie du leicht erkennen kannst, wenn du deine Hände aneinander reibst.

  Elektromagnetische Wellen, wie sichtbares Licht oder Mikrowellen werden durch Reibungsvorgänge unseres Alltags nicht ausgesendet.

  Batterien entleeren sich, weil sich mit der Zeit (und bei sehr geringen Temperaturen) ihre chemisch erzeugte, innere Spannung abbaut. Die mechanische Reibung hat hiermit nichts zu tun.

• Zeige, welche Reibung in den beschriebenen Situationen auftritt.

  Tipps

  Rollreibung macht sich bei rotierenden Reifen, Rädern und Rollen bemerkbar.

  Ist die Haftreibung erst einmal überwunden, verringert sich der Bewegungswiderstand und ein Körper lässt sich leichter bewegen.

  Das Phänomen der Luftreibung lässt umgekehrt schlussfolgern: Bewegt sich ein Körper durch einen luftleeren Raum (wie den Weltraum), kann die Bewegung als reibungsfrei angenommen werden.

  Lösung

  Die Bewegung der Planeten um die Sonne kann als nahezu reibungsfrei angenommen werden. Diese Tatsache wird schon dadurch deutlich, dass diese Planetenbewegung seit der Entstehung unseres Sonnensystems nicht aufhört. Die Reifen im Motorsport werden durch ihre hohe Rotationsgeschwindigkeit und entsprechende Rollreibung schnell in Mitleidenschaft gezogen und müssen deshalb im Boxenstopp gewechselt werden. Die Haftkraft als zusätzlicher Bewegungswiderstand muss zu Beginn einer Bewegung überwunden werden, wenn zwei Körper (hier: Schrank und Boden) aus der Ruhe gegeneinander bewegt werden sollen. Während einer Schlittenfahrt rotiert nichts. Es muss auch kein Körper aus der Ruhe bewegt werden. Folglich beschreibt die Gleitreibung diese Situation am besten.