Ph 09

Versuche

Quantitative Versuche zur Reibung

Einführung:

Zur Messung der maximalen Haftkraft F_H ruht der Körper auf einer sauberen, trockenen und glatten Unterlage (z.B. kunststoffbeschichteter Experimentiertisch oder großer Bogen Tonpapier)

Zur Messung der Gleitreibungskraft F_R wird der Körper mit konstanter Geschwindigkeit über die Unterlage gezogen.

1. Aufgabe:

a)

Bestimme in der Animation die maximale Haftkraft F_H und die Gleitreibungskraft F_R. Wie kommt die anfängliche "unregelmäßige" Bewegung zustande?

b)

Warum muss man den Klotz zur Bestimmung der Gleitreibungskraft mit konstanter Geschwindigkeit ziehen?

zur Lösung

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.

F_G in N	Material	A in cm²	F_H in N	F_R 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

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

zur Lösung

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
F_G in N	F_H in N	F_R in N	F_H in N	F_R 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

3. Aufgabe:

a)

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

b)

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

c) Bestimme die Haftzahl μ_H und die Gleitreibungszahl μ_R.

zur Lösung

3. Versuch:

In diesem Versuch soll die Rollwiderstandskraft F_Roll mit der Gleitreibungskraft F_R 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.

F_G in N	F_R in N	F_Roll 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

4. Aufgabe:

a)

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

b)

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

c) Bestimme die Rollwiderstandszahl μ_Roll und die Gleitreibungszahl μ_R für diese Materialkombination.