Die erste Berührung der Landebahn

Das Flugzeug landet mit einem kleinen Rauchwölkchen unter den Rädern, weil die Reibung eine dünne Gummischicht von den Reifen abzieht.

Reibung ist etwas, das wir gern ignorieren, wenn wir uns physikalisch mit Bewegung beschäftigen – aber im wahren Leben tun wir dies auf eigene Gefahr. Reibung hat auch ihre gute Seite. Stellen Sie sich vor, es gäbe keine Reibung: Sie wären nicht in der Lage, etwas in die Hand zu nehmen – es würde ihrem Griff sofort wieder entgleiten. Denken Sie an das allerglitschigste Stück Seife und nehmen Sie ein Vielfaches davon, um eine Vorstellung zu bekommen, wie schwer es wäre, etwas festzuhalten. Im Prinzip wäre es ohne Reibung zwar einfach, Dinge durch die Gegend zu schieben, aber es gäbe nichts, was Ihre Füße auf dem Boden festhalten würde. Aktion und Reaktion nach dem dritten Newtonschen Gesetz würde bedeuten, dass Sie jedes Mal nach hinten schießen würden, wenn Sie etwas nach vorn anschieben wollen.

In der Realität ist Reibung natürlich allgegenwärtig. Zum Teil kann sie physisch sein, etwa wenn kleine Unregelmäßigkeiten auf der einen Oberfläche mit Beulen und Löchern auf einer anderen korrespondieren, ähnlich wie Zahnräder ineinander greifen. Doch die meiste Reibung ist elektromagnetisch. Wie wir gesehen haben, besitzen die Atome, aus denen die Dinge bestehen, einen positiv geladenen Kern und negative Elektronen, die eine Ladungswolke um den Kern bilden. Diese Ladungen reagieren miteinander, wann immer zwei Objekte zusammenkommen. Daher können Sie auf Ihrem Sessel im Flugzeug sitzen.

Auch »feste« Stoffe bestehen hauptsächlich aus leerem Raum: winzigen Atomen, die weit voneinander entfernt und auch selbst überwiegend leerer Raum sind. Der positive Kern im Zentrum des Atoms ist im Vergleich zur Gesamtgröße des Atoms absolut winzig. Im Verhältnis entspricht seine Größe der einer Fliege in einem 7000-Plätze-Konzerthaus wie der Londoner Royal Albert Hall. Der äußere Bereich des Atoms enthält Elektronen, aber die sind noch kleiner, bewegen sich ständig. Sie existieren in einer Wahrscheinlichkeitswolke um den Kern. Hätten diese Atomteile keine Ladung, würde nichts verhindern, dass Sie auf der Stelle durch Ihren Sitz sacken.

So aber stoßen die negativ geladenen Elektronen an der Außenseite des Sitzes die negativen Elektronen an der Außenseite Ihres Körpers ab. In Wirklichkeit kommen Sie gar nicht in Kontakt mit dem Sitz, sondern schweben dicht über ihm auf einer Wolke von Abstoßung.

Wenn das alles wäre, was geschieht, träte noch keine echte Reibung auf. Doch wenn eine große Elektronenwolke auf einem Atom existiert, kann sie die Elektronen eines anderen Atoms beiseite schieben, was zu einer größeren positiven Ladung führt, an der es haften kann. Diese elektromagnetische Anziehung ist für einen Großteil der Reibung verantwortlich, die ähnlich funktioniert wie bei den Papierstückchen, die bei dem Experiment zur statischen Aufladung an dem Stift oder dem Kamm klebten.

Um die »Haftung« der Reibung zu überwinden, müssen wir dem, was wir bewegen wollen, egal, was es ist, Energie zuführen – und diese Energie wird mehrheitlich in Wärme umgewandelt. Das können Sie spüren, wenn Sie Ihre Hände kräftig aneinander reiben. Wenn die Reifen eines Flugzeugs auf die Rollbahn treffen, nehmen sie Energie auf – sowohl durch die Kollision als auch durch die Reibung an der Oberfläche. Diese Energie wird überwiegend zu Wärme, die eine dünne Schicht an der Außenseite des Reifens verdampfen lässt und dabei die typische kleine Rauchwolke produziert.