Il fenomeno dell'attrito nella vita umana gioca un ruolo sia positivo che negativo. Da un lato, senza la sua presenza, il movimento sarebbe impossibile, dall' altro, a causa dell'attrito, si verificano enormi perdite di energia e materiali di lavoro. Nell'articolo considereremo dal punto di vista della fisica cos'è l'attrito e come trovare il coefficiente di attrito.
Fenomeno di attrito
L'attrito è un fenomeno di contatto che si verifica nella zona di contatto tra corpi diversi e che contrasta ogni loro movimento reciproco.
Nella meccanica del moto dei solidi si distinguono tre tipi di attrito:
- agire a riposo;
- agire facendo scorrere le superfici l'una sull' altra;
- causato da corpi volventi.
L'attrito a riposo si verifica quando applichiamo una forza tangenziale esterna a una superficie di un corpo per spostarlo. Un esempio lampante di attrito radente è lo scorrimento degli sci sulla neve. Infine, l'attrito durante il rotolamentosi manifesta quando la ruota del veicolo sta rotolando sulla strada.
Formula per determinare la forza di attrito
In fisica, i tipi di attrito elencati sono descritti dalla stessa formula quando si calcolano le forze agenti. Questa formula si presenta così:
Fat=µN.
La forza di attrito Ft è uguale al prodotto del coefficiente di attrito µ e della reazione di supporto N. Quando si considera il tipo di attrito corrispondente, solo il valore del coefficiente µ, che è una quantità adimensionale, cambia.
Nel caso di forze di attrito statiche e di scorrimento, il valore di µ è di circa decimi di unità. µ dipende dai materiali a contatto, dalla loro rugosità superficiale e non dipende dall'area di contatto o dalla velocità di scorrimento.
Per l'attrito volvente, il coefficiente µ (di solito è indicato CR) dipende dalle caratteristiche di elasticità del corpo volvente, dalla sua durezza, dal raggio di rotolamento e da qualche altro fattori. Per la maggior parte dei materiali, questo fattore di rotolamento è espresso in centesimi e millesimi di unità.
Poiché ci sono molti fattori che influenzano il valore di µ, non esiste una formula matematica definita per il suo calcolo. Rispondendo alla domanda su come trovare il coefficiente di attrito, va detto che viene misurato sperimentalmente.
Determinazione del coefficiente µ
In questo paragrafo considereremo due modi di determinazione pratica del valore di µ usando l'esempio dell'attrito di scorrimento e di riposo.
Il primo modo per rispondere alla domanda su come trovare il coefficiente di attrito,consiste nel posizionare una barra su un piano orizzontale, a cui è fissato un dinamometro. Il bar e il piano sono realizzati con la ricercata coppia di materiali, ad esempio vetro e legno. Muovendo la barra in modo uniforme, tenendo il dinamometro, è possibile determinare la forza di scorrimento Ft. Conoscendo la massa m della barra, il coefficiente µ si calcola come segue:
µ=FAt / (msol).
Il secondo metodo è conveniente per determinare µ per l'attrito statico. Per fare ciò, è necessario posizionare una barra su un piano orizzontale. Quindi, un'estremità dell'aereo dovrebbe essere sollevata lentamente, inclinandola di un certo angolo rispetto all'orizzonte. Ad un certo angolo θ, la barra inizierà a scivolare via dalla superficie. Misurando questo angolo, il coefficiente di attrito µ può essere determinato dall'equazione:
µ=tg(θ).
La misurazione di µ per l'attrito volvente implica l'utilizzo di una configurazione più sofisticata chiamata pendolo inclinato. Il calcolo di µ in questo caso viene effettuato studiando le equazioni della dinamica del moto.
