Reibung ist die wärmeerzeugende Widerstandskraft, die durch die Bewegung zweier sich berührender Oberflächen gegeneinander erzeugt wird. Sie ist indirekt das Produkt einer der vier bekannten Grundkräfte. Die Reibung eines Systems ist aus theoretischen Grundprinzipien nicht streng vorhersehbar. Mathematisch umfasst der Ausdruck für Reibung eine einzige Konstante, die alle ursächlichen Faktoren umfasst – einen Reibungskoeffizienten (COF), symbolisiert durch den griechischen Buchstaben μ. Die Gleichung wird einfach fx = μxF geschrieben, wobei fx die Form und das Maß der Reibung definiert, während F die senkrechte oder „normale“ Kraft ist, die von beiden Oberflächen aufeinander ausgeübt wird.
Alle Reibungskoeffizienten sind dimensionslose, skalare Größen; einzelne beitragende Faktoren widersetzen sich einer vollständigen Erklärung oder Quantifizierung. Die grundlegende Kraft, die für die meiste Reibung verantwortlich ist, ist auch diejenige, die die Bildung chemischer Bindungen ermöglicht – die elektrostatische Kraft. Auf den ersten Blick mag es scheinen, dass die Schwerkraft die Reibungsquelle ist, da die nach unten gerichtete Kraft aufgrund der Schwerkraft die Quelle der Variablen F ist. Tatsächlich ist der Koeffizient jedoch ein Maß für die „Klebrigkeit“ zwischen den beiden Oberflächen, und das wird auf mikroskopischer Ebene durch die elektrischen Ladungen bestimmt, die dazu neigen, Bewegung zu verhindern, indem sie sie „verbinden“. Eine solche Bindung ist ein Merkmal von Klebstoffen, die verwendet werden, um zwei Oberflächen zusammenzukleben.
Dass dies der Fall ist, zeigt das moderne Polymer Polytetrafluorethylen (PTFE). Am besten bekannt unter dem Markennamen DuPont™, Teflon®, weist PTFE nur die sehr schwach anziehenden elektrostatischen Londoner Dispersionskräfte auf. Dies verleiht PTFE einen Reibungskoeffizienten unter den „Top 0.05“ der bekannten – ungefähr 0.10-XNUMX. Wenn der Reibungskoeffizient das Produkt der Schwerkraft wäre, würde die Chemie der Oberflächen keine Rolle spielen und solche Substanzen wären wirtschaftlich nicht so wichtig wie sie sind.
Es gibt Möglichkeiten, die Reibung zu verringern, ohne die Materialien, aus denen die Oberflächen bestehen, zu verändern. Der Reibungskoeffizient für ein System kann wirksam verringert werden, indem eine dünne Schmiermittelschicht bereitgestellt wird. Alternativ ist es oft möglich, die Reibung durch Einbringen einer Gasdecke zwischen die Oberflächen zu verringern, was das scheinbare Gewicht der Oberfläche auf der Oberseite verringert und Herstellungsfehler wie Oberflächenrauheit beseitigt. Die Änderung des effektiven Gewichts verringert die Normalkraft, während das Fehlen von Fehlern den Reibungskoeffizienten ändert; beide senken mathematisch die resultierende Reibungskraft. Ingenieure haben das Phänomen der Gasschicht genutzt, um Luftkissenfahrzeuge für die Reise über Land- und Wasseroberflächen zu entwickeln.