Was ist Rollreibung?
Rollreibung ist eine Widerstandskraft, die die Bewegung einer Kugel, eines Zylinders oder eines Rades verlangsamt, die sich in einer geraden Linie über eine ebene Fläche bewegt. Diese Kraft ist weitgehend das Ergebnis der Materialeigenschaften des Objekts und der Oberfläche, mit der es in Kontakt steht. Verformungen oder Unregelmäßigkeiten des Objekts oder der Oberfläche sind wichtige Faktoren, die die Größe der Rollreibung sowie die Kontaktfläche zwischen beiden beeinflussen.
Es gibt winzige Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche der meisten Dinge, egal wie glatt sie aussehen mögen. Wenn sich ein ruhender Gegenstand in Kontakt mit einer Oberfläche befindet, fangen sich diese Unregelmäßigkeiten gegenseitig und wirken einer Bewegung entgegen. Das ist Haftreibung.
Die Kraft, die auf ein Objekt ausgeübt wird, um eine Bewegung auszulösen, muss ausreichen, um die Haftreibung zu überwinden. Um in Bewegung zu bleiben, muss ein in Bewegung befindliches Objekt den durch die Unregelmäßigkeiten verursachten Widerstand überwinden. Dieser Widerstand ist kinetische Reibung.
Wenn die Materialien, aus denen sich ein Objekt und eine Oberfläche zusammensetzen, beide relativ steif sind, liegt eine geringe Verformung der Form des Objekts oder eine geringe Elastizität der Oberfläche vor. In diesem Fall sind die Hauptfaktoren, die die Rollreibung bestimmen, die statische oder kinetische Reibung und die Molekularreibung. Molekulare Reibung ist kein Produkt von Oberflächenunregelmäßigkeiten, sondern von chemischen Bindungen und elektrischen Wechselwirkungen.
Weniger starre Materialien können dazu führen, dass sich das Objekt oder die Oberfläche aufgrund ihrer Wechselwirkung verformt oder elastisch wird. Ein Gegenstand wie ein Reifen oder ein Basketball kann sich beim Rollen verformen. Die Formänderung eines weichen Objekts, das sich über eine harte Oberfläche bewegt, vergrößert die Kontaktfläche des Objekts mit der Oberfläche. Die kinetische Reibung wird erhöht und die Größe der Rollreibung steigt ebenfalls an.
Wenn die Oberfläche, über die sich ein Objekt bewegt, weich oder elastisch ist, sinkt das Objekt in die Oberfläche und muss sich durch sie hindurchzwingen. Dies ist als Pflugeffekt bekannt und ist unter diesen Umständen die Hauptkomponente der Rollreibung. Die Widerstandskraft ist nicht gleichmäßig über den Kontaktbereich mit dem Objekt verteilt. Die Verformung der Oberfläche ist in Bewegungsrichtung des Objekts am größten. Dies erhöht in der Tat die Haftreibung und damit die Rollreibung.
Wenn sowohl das Objekt als auch die Oberfläche elastisch sind, ist die Wechselwirkung zwischen den beiden relativ und kann für ein gewünschtes Ergebnis manipuliert werden. Wenn Sie die Form eines Objekts verformen, wird die Elastizität der Oberfläche möglicherweise besser beherrschbar. Es ist oft einfacher, ein Auto durch weichen Schmutz zu fahren, wenn die Reifen des Autos beispielsweise weniger als voll aufgepumpt sind.