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ATTRITO

DEFINIZIONE: l'attrito è la forza che si sviluppa fra due solidi a contatto in moto relativo fra loro.

N.B.: affinchè ci sia attrito occorre che si verifichino contemporaneamente tre condizioni:
1) ci siano due solidi: fra nave e mare non c'è attrito;
2) siano a contatto(a);
3) siano in moto relativo: fra automobile ferma e strada non c'è attrito.
LINGUAGGIO COMUNE.
A) Perchè nel linguaggio comune si dice che la nave ha attriro con il mare, l'aereo ha attrito con l'aria, i meteoriti bruciano per l'attrito con l'atmosfera, i fiumi scorrendo incontrano attrito sulle sponde, ecc. ecc.? Perchè nel linguaggio comune si considera attrito come sinonimo di resistenza al moto e ciò non è vero.
B) Perchè nel linguaggio comune si dice che l'automobile ferma in una discesa, senza sistemi di arresto, non si muove per l'attrito con la strada? Perchè nel linguaggio comune si considera attrito come sinonimo di inerzia e ciò non è vero.
C) Perchè nel linguaggio comune si dice che le resistenze al moto sono passive? Perchè nel linguaggio comune si considera una perdita (passivo, nel linguaggio finanziario) il lavoro che non produce movimento, anzi lo fa finire e ciò non è sempre vero.
RESISTENZA AL MOTO: le resistenze al moto, cioè le forze che si oppongono al movimento indefinito delle masse, sono di almeno tre tipi: 1) attrito radente e attrito volvente; 2) del mezzo; 3) degli organi flessibili. Ciascuno dei tipi ha una sua definizione ben precisa che deve essere rispettata completamente, altrimenti non si capiscono i meccanismi intimi che regolano i diversi fenomeni.
INERZIA: l'inerzia è la forza che nasce quando si vuole cambiare lo stato di quiete o di moto di una massa ed è sempre opposta alla forza che serve per fare il cambiamento di stato. Inerte è chi non agisce, chi non prende iniziative; moto inerziale è quello di una massa che si muove senza l'azione di una forza, o, meglio, che continua a muoversi anche dopo la cessazione dell'azione della forza.
PASSIVO: ha il significato di qualcosa di cattivo, qualcosa che sarebbe meglio non ci fosse. Eppure, quando con l'automobile corriamo contro un muro forse è meglio che ci sia la resistenza al moto nei freni, resistenza che allora diventa attiva!
Concludendo: nel linguaggio comune tutte le resistenze al moto vengono chiamate attrito e sono considerate sempre una perdita e ciò è sbagliato.
USURA: è il fenomeno per cui particelle (di solito) infinitesimali si staccano dalle due superfici a contatto producendo due conseguenze: a) diminuzione di massa (i due solidi diventano più sottili: tipica è l'azione delle lime); b) diminuzione della rugosità (le superfici diventano più "lisce": tipica è l'azione delle "carte smeriglio").
CALORE: è una conseguenza diretta della presenza della forza d'attrito. Questa forza sposta il suo punto di applicazione con il movimento del solido e quindi, essendo presenti forza e spostamento, si ha lavoro e di conseguenza, almeno in parte, calore. Se non ci fosse attrito, tutto il lavoro che produce il movimento dei solidi sarebbe "utile"; la presenza della forza d'attrito diminuisce l'utilità di tale lavoro, trasformandolo almeno in parte in calore: è questa la più comune causa di riduzione del rendimento.

LUBRIFICAZIONE

DEFINIZIONE: la lubrificazione è la tecnica che consiste nell'interporre fra due solidi a contatto un opportuno liquido (lubrificante) con lo scopo di: a) ridurre l'attrito; b) annullare l'attrito.

N.B.: anche l'acqua o addirittura un aeriforme possono funzionare come lubrificanti(b), ma non con le stesse caratteristiche di "bontà" o di efficienza, che consistono essenzialmente in:
1) durata nel tempo;
2) neutralità chimica nei riguardi dei materiali che costituiscono i solidi a contatto;
3) protezione delle superfici.
LINGUAGGIO COMUNE.
Nel linguagio comune si afferma che l'attrito può essere soltanto ridotto e ciò non è vero. Se fra i solidi vi è uno strato di lubrificante di spessore maggiore delle rugosità delle due superfici, i due solidi non sono più a contatto e quindi non sono più soggetti alla forza d'attrito. A questa forza si sostituisce la resistenza del liquido, che è almeno 100 volte minore di quella d'attrito.
CONCLUSIONI:
a) riduzione dell'attrito: si ha quando lo strato di lubrificante non è sufficiente ad annullare le rugosità superficiali dei solidi a contatto ma, riempiendo le valli, tiene i corpi a distanza tale che essi non ingranano più completamente. La forza di primo distacco è più piccola e quindi il moto diventa più "facile" da iniziare.
b) annullamento dell'attrito: se il lubrificante ha una pressione sufficiente a far "galleggiare" il solido in movimento (come accade per gli alberi motori delle automobili dentro le bronzine), il contatto non esiste più e quindi mancano o si riducono tutti i fenomeni legati all'attrito e di conseguenza si riduce il lavoro perso in calore e l'usura scompare.

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

COEFFICIENTI DI ATTRITO: per l'attrito volvente (fv = R /Pn) si ha mediamente:
AUTOVEICOLI SU STRADA ORDINARIA

0,025 ¸ 0,035

AUTOVEICOLI SU STRADA ASFALTATA

0,025 ¸ 0,020

VEICOLI FERROVIARI SU ROTAIE

0,002 ¸0,003


(a) Il significato di contatto è relativo: gli atomi superficiali dei due solidi non possono toccarsi perchè la forza di repulsione fra gli elettroni tende a diventare infinita quando la distanza fra loro diminuisce. Il "contatto" avviene quindi fra campi elettrici e non fra particelle di materia.
(b) Nel caso dell'attrito radente, 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.