Direkt zum Inhalt

Versuche

Quantitative Versuche zur Reibung

Einführung

Zur Messung der maximalen Haftkraft FH ruht der Körper auf einer sauberen, trockenen und glatten Unterlage (z.B. kunststoffbeschichteter Experimentiertisch oder großer Bogen Tonpapier)   Zur Messung der Gleitreibungskraft FR wird der Körper mit konstanter Geschwindigkeit über die Unterlage gezogen.

Bestimme in der Animation die maximale Haftkraft FH und die Gleitreibungskraft FR. Erläutere, wie die anfängliche "unregelmäßige" Bewegung zustande kommt.

Erläutere, warum man den Klotz zur Bestimmung der Gleitreibungskraft mit konstanter Geschwindigkeit ziehen muss.

Quantitative Versuche zur Gewinnung von Näherungsgesetzen über die Reibung

Für die Messungen stehen zwei Holzquader mit den Maßen 12cm x 6,0cm x 6,0cm
(Eigengewicht 3,0 N) und 12cm x 6,0cm x 3,0cm (Eigengewicht 1,5 N) zur Verfügung. Bei jedem Quader ist eine Seitenfläche kunststoffbeschichtet.

1. Versuch

  • Der kleine Klotz wird auf die Kunststofffläche bzw. Holzfläche gelegt und dann die maximale Haftkraft und die Gleitreibungskraft bestimmt.
  • Anschließend wird der kleine Klotz auf die schmale Holzfläche gelegt und wieder die maximale Haftkraft und die Gleitreibungskraft bestimmt.
  • Schließlich wird der große Klotz auf die Kunststofffläche bzw. Holzfläche gelegt und dann die maximale Haftkraft und die Gleitreibungskraft bestimmt.
FG in N
Material
A in cm2
FH in N
FR in N
1,5
Kunststoff
12 x 6
0,8
0,6
1,5
Holz
12 x 6
0,3
0,3
1,5
Holz
12 x 3
0,3
0,3
3,0
Kunststoff
12 x 6
1,6
1,1
3,0
Holz
12 x 6
0,5
0,5

Betrachte die Versuchsergebnisse und formuliere die Schlüsse, die du aus den Daten ziehen kannst in Worten (qualitative Auswertung!).

2. Versuch

Der große Klotz wird einmal mit einer "Holzfläche" (12cm x 6cm) und einmal mit einer "Kunststofffläche" (12cm x 6cm) über den Experimentiertisch gezogen. Die Gewichtskraft wird durch das Auflegen von Zusatzkörpern variiert.

 
Kunststofffläche
Holzfläche
FG in N
FH in N
FR in N
FH in N
FR in N
3,0
1,6
1,1
0,5
0,4
4,0
2,2
2,0
0,8
0,6
5,0
3,1
2,8
0,9
0,8
8,0
5,0
4,6
1,9
1,3
13
8,3
8,0
3,0
2,0

Stelle die Ergebnisse in einem Diagramm graphisch dar (RWA: Gewichtskraft; HWA: maximale Haftkraft bzw. Gleitreibungskraft).

Welche Gesetzmäßigkeiten und welche zusätzlichen Erkenntnisse lassen sich aus den Daten bzw. Graphen ermitteln?

Bestimme die Haftzahl μH und die Gleitreibungszahl μR.

3. Versuch
  • In diesem Versuch soll die Rollwiderstandskraft FRoll mit der Gleitreibungskraft FR verglichen werden. Um die jeweils gleiche Materialkombination (Kunststoff auf Eisen) zu erreichen wird wie skizziert vorgegangen.
  • Auch bei der Bestimmung der Rollwiderstandskraft ist es wichtig, dass mit konstanter Geschwindigkeit gezogen wird.
FG in N
FR in N
FRoll in N
3,0
3,0
0,1
4,0
4,3
0,2
5,0
5,2
0,2
8,0
9,0
0,3
11
 
0,4
13
 
0,5
18
 
0,6
23
 
0,7

Stelle die Ergebnisse in einem Diagramm graphisch dar (RWA: Gewichtskraft; HWA: Rollwiderstandskraft bzw. Gleitreibungskraft).

Welche Gesetzmäßigkeiten und welche zusätzlichen Erkenntnisse lassen sich aus den Daten bzw. Graphen ermitteln?

Bestimme die Rollwiderstandszahl μRoll und die Gleitreibungszahl μR für diese Materialkombination.