la forza di attrito

Fa = - μ * N

Proviamo ad applicare una piccola forza orizzontalmente ad un oggetto appoggiato su un piano. L'esperienza quotidiana ci dice che, se proviamo a spingere piano un oggetto abbastanza pesante, questo non si muove. Per poterlo muovere occorre applicare una forza sufficientemente grande. Cosa sta accadendo in questo caso? Perche' questo non si muove?

Perché è presente una forza di attrito

La spiegazione del fenomeno sta in questi termini. Qualunque corpo anche se apparentemente liscio, in una scala ravvicinata, presenta delle asperita'. Lo stesso accade per il piano. Se poggiamo un corpo su un piano in realta' la superficie di contatto e' piccolissima in quanto i corpi si toccheranno solo sulle punte delle asperita'. Questo vuol dire che il corpo poggia solo su poche punte che sono soggette a pressioni molto grandi. Quando un materiale e' soggetto a pressioni molto grandi dobbiamo immaginare che si formino tante piccole “saldature”. Quindi per poter muovere un corpo bisogna prima rompere tutte queste saldature. E' per questa ragione che applicando una forza piccola il corpo non si muove. Solo quando avremo applicato una forza sufficientemente grande il corpo si mette in movimento. Quanto vale questa forza?

Aumentando la forza con cui cerchiamo di trascinare il corpo, succede che ad un certo punto questo si mette in movimento, perché la forza applicata ha superato la forza massima di attrito statico e ora l'attrito diventa dinamico, infatti la forza di attrito diminuisce perché il coefficiente di attrito dinamico è inferiore a quello statico.

Cosa accade quando il corpo si mette in movimento? Possiamo immaginare che le saldature siano state gia' rotte e il corpo per potersi muovere deve solo vincere le asperita'. Si sviluppa un nuovo attrito che chiameremo attrito dinamico che ha coefficiente inferiore a quello dinamico

Questo riflette l'esperienza quotidiana che ci vuole una forza notevole per mettere in movimento un oggetto pesante poggiato sul pavimento, ma e' relativamente piu' semplice tenerlo in moto.

ma come si calcola la forza di attrito?

Le caratteristiche della forza di attrito sono tre:

è una forza che si oppone al movimento (ha la medesdima direzione e verso opposto) e questo è indicato dal segno meno;
dipende dai materiali che vengono a contatto e di questo teniamo conto con una opportuna costante detta coefficiente di attrito e questo è indicato da μ
dipende dalla forza N (normale) che è la forza che preme i due materiali uno sull'altro in direzione perpendicolare (la normale di solito coincide con il peso dell'oggetto o con la sua componennte perpendicolare al piano)

quindi: Fa = - μ * N

Tab. 5.1: Coefficienti di attrito statico (μs) e dinamico (μr) per alcune coppie di superfici

Coefficienti di attrito statico (µs) e dinamico (µr) per alcune coppie di superfici
SUPERFICI A CONTATTO	µ_s	µ_r
acciaio-acciaio	0,74	0,57
vetro-vetro	0,94	0,40
legno-legno	0,50	0,30
Teflon-Teflon	0,04	0,04
gomma-asfalto asciutto	0,85	0,70
gomma-asfalto bagnato	0,70	0,50
vetro-legno	0,40	0,25
ghiaccio-acciaio	0,20	0,10
legno-acciaio	0,45	0,30
acciaio-vetro	0,30	0,15
vetro-ghiaccio	0,25	0,10
ghiaccio-legno	0,30	0,15
ghiaccio-ghiaccio	0,65	0,50
piombo-acciaio	0,95	0,95
rame-acciaio	0,53	0,36