Rollwiderstand

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Der Rollwiderstand (auch: die Rollreibung) ist eine Kraft, die einen rollenden Körper abbremst.

Bild:Roulement.png Rollwiderstand wirkt zum Beispiel auf Fußbälle oder auf Fahrzeugreifen. Der Energieverbrauch von Fahrzeugen wird bei niedrigen Geschwindigkeiten überwiegend vom Rollwiderstand, bei hohen Geschwindigkeiten vom Luftwiderstand bestimmt; der Übergangsbereich, in dem diese beiden Reibungsarten ungefähr gleich groß sind, liegt für viele Autos bei circa 70 km/h.

Beim Abrollen werden sowohl der rollende Körper als auch die Unterlage (die Fahrbahn) verformt. Die damit verbundenen physikalischen Prozesse sind komplex. Für viele praktische Anwendungen läßt sich der Rollwiderstand jedoch durch eine einfache Formel annähern:

<math>F_{\rm Roll} = c_{R} \cdot F_{\rm N}</math>.

Der Rollwiderstand ist demnach proportional zur Normalkraft. Bei horizontaler Bewegung ist die Normalkraft gleich der Gewichtskraft G=mg des abrollenden Körpers. In gleicher Weise hängen auch Haft- und Gleitreibung von der Normalkraft ab, nur die Porportionalitätskonstanten sind unterschiedlich. Der Rollwiderstandskoeffizient (auch: Rollwiderstandsbeiwert, Rollreibungsbeiwert usw.) c_R ist eine dimensionslose (einheitenfreie) Zahl, die nur von Materialeigenschaften und Geometrie des abrollenden Körpers und der Fahrbahn abhängt. Typische Zahlenwerte des Rollwiderstandskoeffizienten liegen um ein bis über zwei Größenordnungen unter denen des Gleitreibungskoeffizienten.

Typische Rollwiderstandskoeffizienten

0,001 - 0,002	Rad auf Schiene
0,006 - 0,010	Lkw-Reifen auf Asphalt
0,007	Standard-Fahrrad
0,01-0,02	Autoreifen auf Beton (1)
0,013 - 0,015	Pkw-Reifen auf Asphalt
0,015-0,03	Autoreifen auf Kopfsteinpflaster (1)
0,020	Pkw-Reifen auf Schotter
0,03-0,06	Autoreifen auf Schlaglochstrecke (1)
0,04-0,08	Autoreifen auf festgefahrenem Sand (1)
0,050	Reifen auf Erdweg
0,2-0,4	Autoreifen auf losem Sand (1,2)

(1) Quelle: Schmidt, Schlender 2003 (2) Wer schon einmal versucht hat, am Strand Fahrrad zu fahren, kann diese hohen Zahlenwerte aus eigener Anschauung bestätigen.

Weiterführende Informationen

T. Schmidt, D. Schlender (2003): [wsvst25.site.uni-wuppertal.de/dirk/Reifen_VO.pdf Untersuchung zum saisonalen Reifenwechsel unter Berücksichtigung technischer und klimatischer Aspekte]