Was ist der kinetische Reibungskoeffizient?
Der kinetische Reibungskoeffizient ist eine einheitlose Variable, die auf den Materialeigenschaften basiert, die zur Berechnung der Gleitreibungskraft verwendet werden. Es ist anwendbar auf die klassische Mechanik starrer Objekte. Multiplizieren des kinetischen Reibungskoeffizienten mit der Normalkraft auf ein Objekt ergibt die kinetische Reibungskraft. Die kinetische Reibung hängt daher nur von den Materialeigenschaften und der Normalkraft auf ein Objekt ab.
Es ist wichtig anzumerken, dass der kinetische Reibungskoeffizient ein Konzept der klassischen Mechanik und Teil einer Theorie ist, die aus experimentellen Beobachtungen hervorgeht. Die klassische Mechanik wurde weitgehend vom britischen Physiker Isaac Newton und seinen Zeitgenossen im 17. Jahrhundert entwickelt. Das Thema beschäftigt sich mit der Interaktion von großen Objekten, die sich mit relativ geringen Geschwindigkeiten bewegen. Für diesen Koeffizienten gilt insbesondere die klassische Mechanik starrer Körper. Diese Unterdisziplin der klassischen Mechanik kann die Reibung beschreiben, die sich aus zwei gegeneinander gleitenden Festkörpern ergibt, und sie ignoriert die Kräfte, die von Flüssigkeiten erzeugt werden.
Innerhalb dieses Bereichs kann der kinetische Reibungskoeffizient sehr genaue Vorhersagen liefern. Wenn Fluide berücksichtigt werden sollen, muss das Gebiet der Strömungsmechanik eingeführt werden. Bei extrem kleinen Maßstäben kann die Quantenmechanik die damit verbundenen Komplikationen angehen.
Die durch kinetische Reibung erzeugte Kraft ist gleich dem Produkt zweier Variablen. Der erste ist der kinetische Reibungskoeffizient und der zweite ist die Normalkraft. Eine Normalkraft ist die Kraft, die von der Oberfläche eines Objekts ausgeht, um zu verhindern, dass sich ein anderes Objekt durch das Objekt bewegt. Im Fall der Schwerkraft ist es die vertikale Kraft vom Boden, die verhindert, dass Gegenstände weiter nach unten fallen. Die Kraft ist immer gleich dem Gravitationsgewicht eines Objekts in Kontakt mit dem Boden; Daher kann ein Objekt in Ruhe bleiben, da die Gravitationskraft durch die Normalkraft exakt aufgehoben wird.
Die Formel für kinetische Reibung enthält weder die Geschwindigkeit noch die Größe eines Objekts. Dies bedeutet, dass die Reibungskraft auf ein gleitendes Objekt unabhängig davon ist, wie schnell es sich bewegt. Die Reibungskraft auf eine Box ist gleich, egal ob sie mit einer Meile oder einem Kilometer pro Stunde oder zwei rutscht. In ähnlicher Weise hängt die Kraft nicht von der Fläche eines Objekts ab, die mit dem Boden in Kontakt steht. Es ist gleich, ob eine Kiste flach und breit oder hoch und dünn ist.
Der kinetische Reibungskoeffizient selbst ist eine empirische Eigenschaft der beteiligten Materialien. Dies bedeutet, dass es nur darauf ankommt, welche Materialien die beiden Kontaktflächen bilden. Darüber hinaus leiten sich solche Koeffizienten eher aus Experimenten als aus der Theorie ab. Der kinetische Reibungskoeffizient wird typischerweise durch den griechischen Buchstaben mu mit dem Index k bezeichnet .
Bei identischen Materialien hängt die Kraft aus der kinetischen Reibung nur von der Normalkraft ab, die auf ein Objekt ausgeübt wird. Bei der Schwerkraft auf der Erdoberfläche hängt die Kraft nur von der Masse eines Objekts ab. Schwerere Objekte haben proportional mehr Gleitreibung als leichtere Objekte.