Attrito statico e attrito dinamico, teoria e problemi svolti

Fisica: attrito statico e dinamico

Problemi svolti novembre 2021

• Problema 1

I coefficienti d’attrito statico e dinamico per un corpo di acciaio a contatto con un piano dello stesso materiale sono rispettivamente 0,78 e 0,42. Calcola l'angolo di cui è inclinato il piano in modo tale che il corpo, se fermo, inizi a scivolare. Calcola l'angolo massimo tale che, se il corpo è in moto, si ferma.

• Problema 2

Un blocco di vetro è appoggiato su una lastra di vetro. Di quanto si deve inclinare la lastra affinché inizi il moto del blocco? A quanto corrisponde indicativamente l'angolo?

• Problema 3

Un cubo di massa 6,3 kg, inizialmente fermo, è sottoposto a una forza di 5,2 N applicata per 2,4 s. Cessata l’azione della forza, il corpo prosegue per inerzia lungo un piano con attrito. Calcola lo spazio percorso negli 11 s successivi all’azione della forza d’attrito se il coefficiente d'attrito è 0,02.

• Problema 4

Il coefficiente d'attrito tra la scatola, avente massa 2,0 kg, e il carrello è 0,60. Calcola l’accelerazione minima del carrello affinché la scatola non cada. Determina il modulo della forza d’attrito nella situazione precedente. Se l’accelerazione è maggiore del valore minimo, la forza d’attrito sarà maggiore? Spiega perché. Dimostra che in generale una scatola di massa qualsiasi non cadrà se l’accelerazione è maggiore o uguale al coefficiente d’attrito statico.

Attrito statico e attrito dinamico

Anche la più liscia delle superfici, se osservata a livello atomico, risulta scabra e dentellata. Per far scorrere due superfici l'una sull’altra, occorre superare la resistenza dovuta agli urti fra i loro microscopici avvallamenti. Questa resistenza è l’origine della forza che chiamiamo attrito. Ma da cosa dipende l’attrito?

• Dal materiale
• Dalla finitura delle superfici
• Dalla presenza di lubrificanti, ecc.

Non esiste una legge fisica semplice e universale che lo descriva. Ci sono, però, alcune leggi empiriche che permettono di calcolare le forze d’attrito.

Attrito radente e attrito volvente

Quando un corpo scivola su una superficie, l'attrito è detto radente. Quando un corpo rotola su una superficie, l'attrito è detto volvente. L’attrito volvente è molto meno intenso dell’attrito radente tra le stesse superfici. Basta osservare che la superficie di contatto tra una ruota e l’asfalto è molto minore di quella di un corpo piatto.

L’attrito radente, a sua volta, si distingue in attrito dinamico, che si oppone allo scorrimento di un corpo su una superficie, e in attrito statico, che si oppone al distacco di un corpo a contatto con una superficie. L’attrito dinamico si manifesta quando un corpo si muove scivolando su una superficie. La forza di attrito dinamico è indicata con un simbolo specifico, ed è dovuta al contatto...