Attrito

Attrito, forza che resiste allo scorrimento o al rotolamento di un oggetto solido su un altro. Le forze di attrito, come la trazione necessaria per camminare senza scivolare, possono essere utili, ma presentano anche una grande opposizione al movimento. Circa il 20 percento della potenza del motore delle automobili viene consumato per superare le forze di attrito nelle parti mobili.

forze di attrito

Diagramma che illustra come le forze di attrito, tra cui attrito cinetico e attrito statico, agiscono sugli oggetti a riposo e in movimento.

Encyclopædia Britannica, Inc.

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La principale causa di attrito tra i metalli sembra essere le forze di attrazione, note come adesione, tra le regioni di contatto delle superfici, che sono sempre microscopicamente irregolare. L’attrito deriva dal taglio di queste giunzioni “saldate” e dall’azione delle irregolarità della superficie più dura che solca la superficie più morbida.

Due semplici fatti sperimentali caratterizzano l’attrito dei solidi in scorrimento. Primo, la quantità di attrito è quasi indipendente dall’area di contatto. Se un mattone viene tirato lungo un tavolo, la forza di attrito è la stessa sia che il mattone sia disteso o appoggiato su un’estremità. In secondo luogo, l’attrito è proporzionale al carico o al peso che preme insieme le superfici . Se una pila di tre mattoni viene trascinata lungo un tavolo, l’attrito è tre volte maggiore rispetto a quando viene tirato un mattone. Pertanto, il rapporto tra attrito F e carico L è costante. Questo rapporto costante è chiamato coefficiente di attrito ed è solitamente simbolizzato dalla lettera greca mu (μ). Matematicamente, μ = F / L. Poiché sia l’attrito che il carico sono misurati in unità di forza (come libbre o newton), il coefficiente di attrito è adimensionale. Il valore del coefficiente di f la riction per una cassa di uno o più mattoni che scivolano su un tavolo di legno pulito è di circa 0,5, il che implica che è necessaria una forza pari alla metà del peso dei mattoni solo per vincere l’attrito nel mantenere i mattoni in movimento a velocità costante. La forza di attrito stessa è diretta in modo opposto al movimento dell’oggetto. Poiché l’attrito fin qui descritto nasce tra superfici in movimento relativo, si chiama attrito cinetico.

L’attrito statico, al contrario, agisce tra le superfici a riposo l’una rispetto all’altra. Il valore dell’attrito statico varia tra zero e la forza minima necessaria per avviare il movimento. Questa forza minima richiesta per avviare il movimento o per superare l’attrito statico è sempre maggiore della forza richiesta per continuare il movimento o per superare l’attrito cinetico.

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L’attrito volvente si verifica quando una ruota, una sfera o un cilindro rotolano liberamente su una superficie, come nei cuscinetti a sfere e a rulli. La principale fonte di attrito nel rotolamento sembra essere la dissipazione dell’energia coinvolta nella deformazione degli oggetti. Se una palla dura rotola su una superficie piana, la palla è un po ‘appiattita e la superficie piana è leggermente dentellata nelle zone di contatto. La deformazione elastica o compressione prodotta nella sezione anteriore dell’area a contatto è un ostacolo al movimento che non è completamente compensato poiché le sostanze tornano alla forma normale nella sezione finale. Le perdite interne nelle due sostanze sono simili a quelle che impediscono a una palla di rimbalzare al livello da cui è caduta. I coefficienti di attrito radente sono generalmente da 100 a 1.000 volte maggiori dei coefficienti di attrito volvente per i materiali corrispondenti. Questo vantaggio è stato realizzato storicamente con il passaggio dalla slitta alla ruota. (Vedi meccanica.)

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