Amontonssche Gesetze

Bedeutung und Einordnung

Die zwei Amontonsschen Gesetze sind eine Grundlage des empirischen Verständnisses der Tribologie, also der Reibungslehre fester Körper. Sie beschreiben, wovon Reibungskräfte zwischen berührenden Körpern hauptsächlich abhängen. Benannt sind sie nach Guillaume Amontons (1663–1705), der sie 1699 wiederentdeckte; Leonardo da Vinci (1452–1519) hatte sie etwa zweihundert Jahre früher entdeckt.

Die Bezeichnung „Amontonssche Gesetze“ ist nicht überall üblich. Häufig werden die Aussagen den später formulierten Coulombschen Reibungsgesetzen zugerechnet.

Die beiden Gesetze

Das erste Gesetz besagt: Die maximale Haftreibungskraft und die Reibungskraft beim Gleiten sind unabhängig von der Ausdehnung der Reibfläche.

Das zweite Gesetz besagt: Reibungskräfte sind direkt proportional zur Normal- oder Anpresskraft F_N. Diese Presskraft drückt Körper und Unterlage rechtwinklig zur Berührungsfläche gegeneinander. Es gilt:

F = μ · F_N

Dabei ist F die Reibungskraft und μ der Reibungskoeffizient. Dieser Proportionalitätsfaktor hängt von der Materialpaarung und von einem Zwischenstoff ab, zum Beispiel von einem Schmiermittel.

Haftreibung und Gleitreibung

Zu den Coulombschen Reibungsgesetzen gehört zusätzlich: Die durch Haftreibung hervorgerufene Kraft F_H besitzt einen Maximalwert. Für sie gilt:

F_H ≤ μ_0 · F_N

μ_0 ist die Haftreibungszahl. Der Haftreibungskoeffizient μ_0 ist größer als der Gleitreibungskoeffizient μ. Wird die Scherkraft größer, setzt Gleiten ein.

Das zweite Amontonssche Gesetz beschreibt das Verhalten der meisten Metalle bei geschmierter und ungeschmierter Gleitreibung. Für die Mehrheit der Polymere gilt dieses Verhalten jedoch nicht.