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.

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:

1. $$F_{as} = 0$$ nel caso in cui sul corpo non agiscano forze esterne;
2. finché $$F \le F_{pd}$$, allora $$F = F_{as}$$;
3. 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.