Formulario di fisica: l'attrito statico e dinamico
L’attrito è il motivo per cui possiamo camminare senza scivolare, fermare le auto quando freniamo, e mantenere gli oggetti fermi su una superficie inclinata. Tuttavia, pur essendo così comune e apparentemente semplice, è un fenomeno complesso che ha intrigato gli scienziati per secoli.
L’attrito può essere diviso in due categorie principali: attrito statico e attrito dinamico. L’attrito statico agisce tra due superfici che non sono in movimento relativo l’una rispetto all’altra e impedisce lo scorrimento tra di loro; è la forza che devi superare per iniziare a spostare un oggetto da una posizione di riposo. D’altro canto, l’attrito dinamico, o attrito cinetico, agisce tra due superfici in movimento relativo; questo è il tipo di attrito che si sperimenta quando si fa scivolare un oggetto su una superficie.
Queste forze di attrito, benché spesso date per scontate, sono fondamentali nella comprensione e nello studio di molte applicazioni pratiche, dalla progettazione di veicoli e pneumatici, alla comprensione dei movimenti sismici. Vediamone insieme le formule principali!
Forza di attrito statico
L’attrito statico è la forza che impedisce a un oggetto di iniziare a muoversi quando è soggetto a una forza esterna. Immagina di spingere un pesante armadio: prima che inizi effettivamente a muoversi, devi esercitare una forza sufficiente per superare l’attrito statico tra l’armadio e il pavimento. Questa forza di attrito statico si oppone alla tendenza dell’oggetto di iniziare a muoversi e varia in intensità fino a un valore massimo, dopodiché l’oggetto inizia a scivolare o rotolare.
È la forza che agisce su un corpo fermo a contatto con una superficie e lo mantiene fermo. Il suo modulo è proporzionale alla forza £$\vec N$£ normale alla superficie di contatto.
$$F_a = \mu_s N$$dove £$\mu_s$£ è il coefficiente di attrito statico e dipende dalla natura chimico-fisica delle due superfici di contatto ed inoltre è: £$\mu_s> \mu_d$£. Per mettere in movimento il corpo è necessario applicare una forza di intensità maggiore di £$\mu_s N$£ parallelamente alla superficie.
Forza di attrito dinamico
Una volta che l’oggetto ha iniziato a muoversi, entra in gioco l’attrito dinamico, o attrito cinetico. Questo tipo di attrito si oppone al movimento di un oggetto che è già in movimento su una superficie e, di solito, ha un valore costante per due superfici specifiche a una data velocità. Ad esempio, mentre fai scivolare un libro su un tavolo, la forza che rallenta il movimento del libro è l’attrito dinamico.
È la forza che agisce su un corpo che si muove su una superficie con direzione uguale a quella del moto ma con verso opposto e modulo proporzionale alla forza £$\vec N$£ normale alla superficie di contatto.
$$F_a=\mu_d N$$ dove £$\mu_d$£ è il coefficiente di attrito dinamico e dipende dalla natura chimico-fisica delle due superfici di contatto.