Amontonssche Gesetze

Die zwei Amontonsschen Gesetze bilden die Grundlage des empirischen Verständnisses der Tribologie (Reibungslehre fester Körper). Sie sind nach Guillaume Amontons (1663–1705) benannt, der sie 1699 wiederentdeckt hatte. Der eigentliche Entdecker war, etwa zweihundert Jahre früher, Leonardo da Vinci (1452–1519).^[1]

Die Bezeichnung Amontonssche Gesetze ist nicht durchgängig üblich, insbesondere nicht in älterer Literatur. Sie werden häufig auch unter den Coulombsche Reibungsgesetzen subsumiert^[2][3] nach Charles Augustin de Coulomb (für die Gleitreibung). Genauer gehört zu den Coulombgesetzen noch die Aussage, dass die Haftreibung $ F_{H} $ einen Maximalwert hat, ausgedrückt durch die Haftreibungszahl $ \mu _{0} $: $ F_{H}\leq \mu _{0}\cdot N $, und dass der Haftreibungskoeffizient $ \mu _{0} $ höher als der Gleitreibungskoeffizient $ \mu $ ist^[4].

Gesetze

1. Gesetz:

Die Reibungskraft F ist von der Ausdehnung der Reibfläche unabhängig.

2. Gesetz:

Die Reibungskraft ist der Normal- oder Anpresskraft N zwischen den Reibflächen (Presskraft) direkt proportional.

Mit einem von der Materialpaarung und dem Zwischenstoff (z. B. Schmiermittel) abhängigen Proportionalitätsfaktor $ \mu $, dem Reibungskoeffizient, ergibt sich:

$ F=\mu \cdot N $

Zu beachten ist, dass das zweite Gesetz das Verhalten der meisten Metalle, ungeschmiert und geschmiert, beschreibt, jedoch nicht das Verhalten der Mehrheit der Polymere.

Herleitung

Unter folgenden Voraussetzungen lassen sich die zwei Gesetze erklären:

1. Dass während des Gleitens die Reibungskraft zur wirklichen Kontaktfläche A proportional ist wobei s die Reibungskraft pro Einheitsfläche ist, unabhängig von N.
   $ F=A\cdot s $
2. Dass die wirkliche Kontaktfläche A zur Normalkraft proportional ist, wobei q die Konstante der Proportionalität ist.
   $ A=q\cdot N $

Zusammengefasst ergibt sich

$ F=A\cdot s=q\cdot N\cdot s $

und mit $ q\cdot s=\mu $ dann

$ F=\mu \cdot N $

Einzelnachweise