Hangabtriebskraft

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Schiefe Ebenen: Oben mit einem Neigungswinkel α von 45°, unten mit 22,5°.
Die roten Pfeile symbolisieren die Gewichtskraft (\vec F_\text{G}), bestehend aus Hangabtriebskraft (\vec F_\text{H}) und Normalkraftkomponente (\vec F_\text{N}).

Unter der Hangabtriebskraft versteht man in der Physik die Komponente der Gewichtskraft, die auf einer schiefen Ebene hangabwärts gerichtet ist.

Die Gewichtskraft \vec F_\text{G} eines Körpers wird in die Hangabtriebskraft \vec F_\text{H} und die Normalkraftkomponente \vec F_\text{N} zerlegt.

Die Hangabtriebskraft steigt mit zunehmendem Neigungswinkel \alpha der Ebene und ist bei 90° maximal, nämlich gleich der Gewichtskraft des Körpers. Die Normalkraftkomponente hingegen ist bei 0° maximal und nimmt mit steigendem Neigungswinkel ab.

 F_\text{H} =  F_\text{G} \cdot \sin \alpha = m \, g \sin \alpha
 F_\text{N} =  F_\text{G} \cdot \cos \alpha = m \, g \cos \alpha

Zur Illustration dient das skizzierte einfache Beispiel von einem Klotz auf einer Platte, die man dann allmählich schräg hält (Schiefe Ebene). In vertikaler Richtung wirkt die Gewichtskraft \vec F_\text{G}, die sich in eine Normalkraftkomponente \vec F_\text{N} und in die Hangabtriebskraft \vec F_\text{H} zerlegen lässt. Die Normalkraft wirkt senkrecht auf die Platte, die Hangabtriebskraft parallel zur Platte.

Der Klotz bleibt in Ruhe, solange der Hangabtriebskraft \vec F_\text{H} eine gleich große Haftreibungskraft \vec F_\text{R} entgegenwirkt.

Bei allzu steiler Anstellung der Platte rutscht der Klotz nach unten weg, wenn die Hangabtriebskraft größer als die maximale Haftreibungskraft \vec F_\text{R,max} wird.

Verwendung im Ingenieurswesen[Bearbeiten]

Schiefe Ebenen mit einem Neigungswinkel α. Man beachte die unterschiedlichen Wirkungslinien von \vec F_\text{N} und \vec F_\text{G,N} bzw. \vec F_\text{R} und \vec F_\text{G,H}.

Die Begriffe Hangabtriebskraft und Normalkraft führen oft zu Missverständnissen.

  • Als Normalkraft wird im Ingenieurwesen derjenige Anteil der Kontaktkraft bezeichnet, welcher senkrecht zur Unterlage wirkt. Diese Normalkraft greift nicht im Schwerpunkt des Körpers, sondern in der Kontaktfläche zwischen Körper und Unterlage an.
  • Die Hangabtriebskraft ist nicht eine zusätzliche Kraft im System, sondern lediglich eine Komponente der Gewichtskraft.

In nachstehender Figur wird unterschieden zwischen der Normalkraft \vec F_\text{N} und der Normalkomponenten \vec F_\text{G,N} der Gewichtskraft sowie zwischen der Haftreibungskraft \vec F_\text{R} und der Parallelkomponenten \vec F_\text{G,H} der Gewichtskraft.

Beispiel[Bearbeiten]

Ein Fahrzeug, welches bergab fährt, wird durch die Hangabtriebskraft beschleunigt. Gleichzeitig nimmt die Bodenhaftung mit zunehmendem Gefälle ab. Nimmt man die übliche Haftreibung zwischen Fahrzeug und Fahrbahn an, dann verlängert sich der Bremsweg aus beiden genannten Gründen.

Siehe auch[Bearbeiten]