Forze di attrito

Che cos'è l'attrito

L'attrito è un fenomeno fisico che viene generato dal contatto tra due superfici a causa della loro ruvidità.

La forza di attrito può manifestarsi come:

forza di attrito statico, $F_{as}$ , nel caso in cui agisca su un oggetto fermo;
forza di attrito dinamico, $F_{ad}$ , nel caso in cui agisca su un oggetto in movimento.

Coefficiente di attrito statico

La forza di attrito statico agisce su oggetti fermi e agisce su tutto il corpo a contatto con il piano, lungo la stessa direzione e con verso opposto. Definiamo come forza di primo distacco $F_{pd}$ la minima forza necessaria allo spostamento di un corpo. Quando $F$ supera $F_{pd}$ il corpo si muove.

La forza di primo distacco è quindi pari al massimo valore che può avere la forza di attrito statico.

Fisica; Le forze; 1a superiore; Forze di attrito

Nella figura in questione, la forza viene applicata in 2.

In 3. si può vedere l'azione del coefficiente di attrito statico.

Il coefficiente di attrito statico $k$ è il rapporto tra l'intensità della forza di primo distacco e quella della forza premente. Dipende dalla tipologia di materiale con cui è a contatto il corpo ed è regolata dalla formula:

$k= \dfrac{F_{pd}}{F_p}$

Caratteristiche

La forza di attrito statico ha una serie di caratteristiche che la rendono una forza particolare rispetto alle altre:

$F_{as} = 0$ nel caso in cui sul corpo non agiscano forze esterne;
finché $F \le F_{pd}$ , allora $F = F_{as}$ ;
quando, invece, $F \gt F_{pd}$ il corpo inizia a muoversi ed entra in gioco la forza di attrito dinamico.

Fatte queste premesse, possiamo considerare, quindi, la forza di attrito statico come una doppia disuguaglianza:

$0 \le F_{as} \le F_{pd}$

però, dato che $F_{pd} = k_s \cdot F_{p}$ , possiamo concludere che:

$0 \le F_{as} \le k_s \cdot F_p$

Nota bene: $F_{as}$ non dipende dalla superficie di contatto, ma solo dal coefficiente di attrito statico e dalla forza esercitata.

La forza di attrito dinamico

Se la forza applicata supera la forza di primo distacco, il corpo inizia a muoversi. L'attrito, in questo caso, si chiama forza di attrito dinamico e continua ad opporsi al movimento.

La forza di attrito dinamico può essere di due tipologie: radente, se le due superfici strisciano una sull'altra, o volvente, se invece rotolano l'una sull'altra.

La forza di attrito radente ha direzione e verso uguale a $F_{as}$ e modulo pari a:

$F_{ar} = k_r \cdot F_p$

Nota bene: a parità di tipologia di superfici, il coefficiente di attrito radente è inferiore rispetto a quello di attrito statico, di conseguenza la forza di attrito radente è inferiore a quella di attrito statico.