Hangabtriebskraft

Schiefe Ebene mit dem Neigungswinkel α.
Rot ist die Gewichtskraft und ihre Zerlegung in die Komponenten. Sie werden (wenn der Körper in Ruhe bleibt) von den Kontaktkräften zwischen Körper und Unterlage neutralisiert, die an ihrem Angriffspunkt grün eingezeichnet sind.

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

Die Gewichtskraft $F_{\text{G}}$ eines Körpers wird in die Hangabtriebskraft $F_{\text{GH}}$ parallel zur schiefen Ebene und in eine Komponente $F_{\text{GN}}$ senkrecht dazu zerlegt.

$F_{\text{GH}}=F_{\text{G}}\cdot \sin \alpha =m\,g\sin \alpha$

$F_{\text{GN}}=F_{\text{G}}\cdot \cos \alpha =m\,g\cos \alpha$

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.

Der Klotz bleibt in Ruhe, solange der Hangabtriebskraft $F_{\text{GH}}$ eine gleich große Haftreibungskraft $F_{\text{R}}$ entgegenwirkt. Bei allzu steiler Anstellung der Platte rutscht der Klotz nach unten weg, wenn die Hangabtriebskraft größer als die maximale Haftreibungskraft $F_{\text{R,max}}=\mu _{H}\cdot F_{\text{N}}$ wird. Dabei ist $\mu _{H}$ der dimensionslose Haftreibungskoeffizient. Die Normalkraft $F_{\text{N}}$ auf den Klotz ergibt sich aus dem Kräftegleichgewicht senkrecht zur schiefen Ebene: $F_{\text{N}}=F_{\text{GN}}$.

Daraus errechnet sich für den maximalen Winkel bis zu dem Haften möglich ist:

$\tan \alpha _{\text{max}}=\mu _{H}$.

Beispiel

Ein Fahrzeug, welches bergab fährt, wird durch die Hangabtriebskraft beschleunigt. Gleichzeitig nimmt die Normalkraft und damit 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.