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ATTRITO RADENTE

DEFINIZIONE. L'attrito radente o di strisciamento si ha quando due masse sono a contatto su superfici piane e in moto relativo fra loro (un libro che striscia su un tavolo).

SITUAZIONE. Una massa di peso PP è appoggiata su un piano orizzontale, il quale reagisce con una forza opposta RP. Alla massa è legata una fune lungo la quale agisce la forza F rappresentata da un peso attaccato alla fune. Nel contatto fra massa e piano di appoggio, durante il moto, si sviluppa la forza di attrito R.
DISCUSSIONE. La forza R esiste solo durante il moto! Poichè è una forza, si devono definire direzione, verso, punto di applicazione e modulo.
Direzione: tangente alla superficie di contatto.
Verso: contrario al verso del movimento, nel nostro caso R è verso sinistra poichè F è verso destra.
Punto di applicazione: baricentro della superficie di contatto.
Modulo: la forza di attrito è sempre una parte della forza che la massa appoggiata esercita sul piano di appoggio. Nel nostro caso R è una frazione di PP e quindi scriveremo:

R = f * PP

Se sulla massa agissero anche le forze G, H, ... la forza R sarebbe: R = f * (PP + G + H + ...).

IL COEFFICIENTE DI ATTRITO. Il numero f è il coefficiente di attrito, cioè esso è la frazione di PP che determina il valore di R. Il coefficiente di attrito è stato studiato per primo da Galileo e poi è stato definito completamente da Coulomb. Le leggi che lo governano sono:
1) dipende dalla natura dei materiali e dallo stato delle superfici di contatto(a).
2) dipende dalla velocità della massa: è più grande (anche il triplo: attrito di primo distacco(b)) quando la velocità è piccola, poi è quasi costante sino alla velocità di 20 m / s, e infine tende a diminuire leggermente(c).
3) dipende dalla somma delle forze perpendicolari alla superficie di contatto (se la forza è inclinata, bisogna calcolare la componente perpendicolare).
4) non dipende dalla ampiezza della superficie di contatto, a meno che non si tratti di una punta o di una lama.
N.B. Si ha attrito radente anche quando le superfici non sono piane, ma addirittura circolari: ciò avviene ad esempio per una ruota "insabbiata" o nel contatto asse - perno oppure ancora per una ruota che slitta sul ghiaccio. Nel primo e nel secondo caso, è vero che uno degli elementi ruota, ma ciò avviene sempre e solo sullo stesso punto dell'altro, per cui l'azione è simile a quello di una lima semitonda.

COEFFICIENTI DI ATTRITO: per l'attrito radente (f = R / Pn) con superfici secche o parzialmente lubrificate si ha:

SUPERFICI A CONTATTO
SECCHE
LUBRIFICATE
ACCIAIO SU ACCIAIO

0,20

0,10

BRONZO SU GHISA

0,15

0,08

GHISA SU GHISA

0,12

0,07

LEGNO SU LEGNO

0,40

0,15

CUOIO SU GHISA

0,50

---

CAUCCIU' SU METALLO O LEGNO

0,60

---

METALLO SU LEGNO

0,50

0,20


(a) Le supefici di contatto possono essere lisce - ruvide, piane - ondulate, nuove - arrugginite, secche - umide, dello stesso materiale - di diverso materiale, alla stessa temperatura - a temperatura diversa, ecc. ecc. A ciascuna di queste coppie di "stati" corrisponde un coefficiente di attrito diverso. Se però fra le superfici c'è uno strato di lubrificante, l'attrito sparisce.


(b) L'attrito di primo distacco si verifica nei primi istanti del moto, cioè quando, vinta la forza di inerzia, la massa lascia la posizione di quiete. Il coefficiente f è allora più grande di quello "normale" perchè le due superfici erano "ingranate" e, per separarsi, devono prima uscire dalle rugosità l'una dell'altra.
(c) Quando la velocità supera i 20 m / s, fra i due corpi si insinua un velo d'aria che li tiene separati parzialmente, per cui la forza di attrito diminuisce.