Hallo,
die innere Reibung ist ja geschwindigkeitsabhängig.
Ein Modell dafür ist doch, weil die Molekülschichten mit einander verzahnt sind, werden bei der relativen Bewegung die Grenzschichten zu Schwingungen angeregt. In diese Schwingungen geht immer mehr Energie, je größer die Relativbewegung ist.
Aber bei der Gleitreibung von Festkörpern sind die Grenzschichten doch auch verzahnt, aber diese Reibung hängt auf einmal nicht mehr von der Relativgeschwindigkeit der Grenzflächen ab.
Warum ist das?
Weil wo ist der Übergang zwischen einem hochviskosen Fluid und einem Festkörper?
Siehe Glas.
Reibt man da jetzt zwei Grenzflächen aneinander, dann hat man ja eigentlich die innere Reibung eines Fluids und das wäre geschwindigkeitsabhänig
Oder warum können Grenzflächen eines Festkörpers so reiben, dass es nicht von der Geschwindigkeit abhängt?
Es gibt ja auch den Effekt des Kriechens, also dass sich auch Festkörper verformen. Da müsste es doch theoretisch auch eine geschwindigkeitsabhängige Reibung geben.
Ist es einfach so, dass bei einem Festkörper die Schwingungen, die durch die Reibung entstehen vernachlässigt werden, weil zum einen der Körper einfach fest ist und zum anderen die Grenzflächen nicht so gut verzahnt sind wie bei einem Fluid?
Moin Tim,
Du hast völlig recht, die angenommene Unabhängigkeit der Gleitreibung von der Geschwindigkeit ist nur eine Näherung zur Vereinfachung.
Dieses ist den Ingenieuren durchaus bewusst ( sollte es jedenfalls sein ). Besonders in Extremsituationen ( z. B. Reifengummi wird wg. hoher Temperatur teigig, Luftpolster zwischen den Gleitflächen usw. ) sollte man diese Vereinfachung regelmäßig in Frage stellen.
Ersatzweise muss man dann durch Versuche zutreffendere Reibwerte festlegen.
Freundliche Grüße
Thomas
Aber bei der Gleitreibung von Festkörpern sind die
Grenzschichten doch auch verzahnt, aber diese Reibung hängt
auf einmal nicht mehr von der Relativgeschwindigkeit der
Grenzflächen ab.
Warum ist das?
Hallo Tim,
das ist garkein Naturgesetz, sondern eine Erfahrungstatsache - meistens ist es so. Sonst wäre z.B. Autofahren viel schwieriger: die Bremse wäre bei Schrittgeschwindigkeit fast wirkungslos, bei 200 würde sie aber so brutal zupacken, dass du augenblicklich von der Autobahn fliegst.
Es ist aber natürlich nicht so, dass die Natur sich so verhält, damit wir bequem autofahren können. Die Gründe liegen schon in mikroskopischen Vorgängen an den Grenzflächen, entziehen sich aber fürchte ich bisher der Berechnung.
Mit einer mathematischen Theorie der Tribologie könntest du übrigens Ruhm und Ehre und viel Geld erwerben.
Aber dass man die Geschwindigkeit einfach vernachlässigen kann, daraus schließe ich, dass F_R nicht ~ v, oder?
Weil hier, http://www.sportreifen.com/tipps.htm, steht im Prinzip, dass die Reibung von der Geschwindigkeit abhängt.
Aber warum kommen dann so gute Ergebnisse für die Reibung raus, obwohl man die Geschwindigkeit heraus lässt?
Wenn ich mir dir Formel für die innere Reibung ansehe, dann ist die Reibungskraft doppelt so groß wenn man die Geschwindigkeit verdoppelt.
Wenn man aber mit dem Auto doppelt so schnell fährt, dann ist die Reibung am Reifen nicht doppelt so groß.
Wie sieht denn eine Formel aus, die das Verhalten etwas exakter beschreibt, also die Gleitreibung von Festkörpern?
P.S.: Stimmt das Modell mit den Schwingungen der Grenzflächen und dass die durch die Stöße der Atome darin umso heftiger werden, je schneller die Relativgeschwindigkeit?
warum ist innere Reibung geschwindigkeitsabhängig?
Vielleicht frage ich besser mal so,
warum denn die innere Reibung von der Relativgeschwindigkeit abhängt?
Ist das jetzt, weil sich die Moleküle stoßen?
Wenn das so wäre, dann müsste auch die Gleitreibung geschwindigkeitsabhängig sein.
Ist sie aber nicht, also ist vielleicht dieses Stoßmodell für die innere Reibung falsch?
Warum ist die innere Reibung geschwindigkeitsabhängig?
Wie sieht ein anschauliches Modell aus?
Hallo,
Bei der Gleitreibung ist die Stribeck-Kurve typisch.
Nach überwinden der Haftreibung ist die Gleitreibung am geringsten. Bei steigender Geschwindigkeit nimmt sie asymptotisch auf einen gewissen Grenzwert zu. Die angegebene Reibung ist jedoch nicht dieser Grenzwert.
Mir schwirrt da irgendwie so der Faktor 0,3 im Kopf herum. Vllt ist es sogar 0,3 * Haftreibung was in Tabellensammlungen steht (Bin mir dabei echt nicht sicher!) - ist jedenfalls nicht dieser Grenzwert!
Holzplattenmodell als Grundidee
Hallo,
mein Problem ist einfach, dass wenn ich mir die Flüssigkeiten als dünne Schichten vorstelle, also als Modell iregendwelche Holzplatten in eine Kiste gesteckt, so dass sie durch den Rand der Kiste leicht zusammengedrückt werden und die Ausrichtung ist parallel zur Gewichtskraft, dann ist, wenn ich die mittlere Platte herausziehe, das geschwindigkeitsUNabhänigig.
Egal wie schnell ich die Platte konstant herausziehe, es wird also nicht beschleunigt, man misst immer die selbe Kraft, mit der man herausziehen muss.
Bei Flüssigkeiten ist es aber genau anders.
Je schneller eine Flüssigkeitsschicht bewegt wird, desto mehr werden die umliegenden mitbeschleunigt.
Man misst also eine geschwindigkeitsabhängige Kraft.
Wo ist jetzt der Unterschied bzw. wo muss man denn das Holzplattenmodell erweitern, damit man sich die Geschwindigkeitsabhängigkeit der Reibungskraft erklären kann?
ich hoffe mal, es geht dir ums Verständnis, Formeln kannst du dank der Hinweise wohl auch finden.
Die Gleitreibung ergibt sich lässig formuliert aufgrund der Unebenheiten und des Verhakens.
Dazu habe ich ein Beispiel, das man vielleicht erlebt haben muss, aber vielleicht auch so nachvollziehen kann.
Also: Du bist in einem etwas unterentwickeltem Land, wo die geteerte Straße auf einmal endet und in eine Schotterpiste übergeht. Zuerst fährst du gaaaanz langsam. Mit der Zeit wirst du mutiger und schneller.
Und du stellst fest, dass die Holperigkeit konstant ist, egal ob du 20, 50 oder 80 km/h fährst. Wenn du schneller bist, solltest du auf alle Spitzen heftiger aufknallen, sollte man meinen, aber in Wahrheit fliegst du über den Großteil einfach weg.
So ähnlich stelle ich mir die Gleitreibung vor. Es gibt immer mal wieder Unebenheiten, die sich verzahnen, aber je schneller die Bewegung, desto geringer (pro Strecke) die Chance. Im zeitlichen Mittel ist die Chance weitgehend konstant.