Oggi ti spieghiamo cos’è e come si calcola la forza di attrito, formule molto richieste alle scuole superiori e nei quiz dei test di ammissione a medicina, veterinaria e professioni sanitarie.
Abbiamo già parlato di forza di attrito, in merito al piano inclinato. Se non sai cos’è, clicca su: Il piano inclinato: formule e teoria.
Invece, per sapere definizioni e formule sulla forza di attrito continua a leggere questo articolo. Trovi anche la videolezione su come si calcola la forza di attrito con alcuni esercizi svolti dal nostro tutor.
Che cos’è la forza di attrito
La forza di attrito è una grandezza vettoriale. Empiricamente, distinguiamo tre tipi di forza di attrito:
- l’attrito radente, che si genera dallo sfregamento/strisciamento/strofinamento di un corpo su una superficie, senza che ci sia rotolamento;
- l’attrito volvente, che si genera quando c’è rotolamento invece che strisciamento;
- l’attrito viscoso, che si genera dal movimento di una massa in una sostanza fluida, che può trovarsi allo stato gassoso o liquido. L’attrito viscoso è molto difficile da calcolare e pertanto in questo articolo non andremo ad approfondirlo.
Come si calcola la forza di attrito
Vediamo ora come si calcola la forza di attrito. Per farlo è necessario distinguere tra i diversi tipi di forza di attrito a cui corrispondono differenti formule sulla forza di attrito.
Attrito radente: cos’è
L’attrito radente va distinto tra forza di attrito statico e forza di attrito dinamico. Infatti, quando un corpo si trova su una superficie, possono sussistere due condizioni: il corpo è fermo oppure è in movimento:
- se il corpo è fermo, la superficie esercita sul corpo una forza di attrito statico
- se il corpo è in movimento, la superficie esercita sul corpo una forza di attrito dinamico
Forza di attrito statico
La forza di attrito statico è una forza resistente, passiva e vincolante che non permette il movimento del corpo fino a quando la forza esercitata sul corpo non sia maggiore di quella di attrito statico.
Immagina di dover spostare un armadio. Spingi, ma l’armadio non si muove. Vuol dire che sei in presenza di un equilibrio tra le forze che agiscono sull’armadio, ovvero la forza di attrito statico è pari alla forza da te esercitata. Oppure, la forza che stai esercitando è troppo debole. Pertanto, riuscirai a spostare l’armadio solo aumentando la forza esercitata il tanto che serve per vincere la forza di attrito radente statico.
Quindi, come si calcola la forza necessaria per vincere l’attrito statico? La formula della forza di attrito statico è:
FAs = μs · Fꓕ
Dove Fꓕ è la componente perpendicolare. Nota bene, in assenza di altre forze la componente perpendicolare coincide con la forza peso.
Invece, μs è il coefficiente di attrito radente statico e varia in base alla superficie su cui viene spostato il corpo, che può essere più o meno liscia e irregolare. Il coefficiente di attrito statico è un numero puro perché è dato dal rapporto tra due forze.
Come si calcola il coefficiente di attrito statico?
μs = FAs/Fꓕ
Forza di attrito dinamico
Nota bene, la forza di attrito radente non si esaurisce nel momento in cui il corpo si mette in moto ma perdura. Questa forza è detta forza di attrito radente dinamico.
La forza di attrito dinamico è quella che agisce sul corpo in movimento sulla superficie:
- se la forza di attrito dinamico è maggiore della forza esterna, il corpo finirà per fermarsi
- se uguale, il corpo si muoverà di moto rettilineo uniforme
- se la forza esterna è maggiore dell’attrito dinamico, il corpo accelera
La formula della forza di attrito dinamico è simile a quella di attrito statico, l’unica cosa che cambia è il coefficiente di attrito, detto appunto coefficiente di attrito dinamico:
FAd = μd · Fꓕ
Il coefficiente di attrito dinamico è minore rispetto al coefficiente di attrito statico μd < μs. D’altronde, anche tu nella realtà avrai verificato come spostare un corpo in movimento sia più semplice rispetto a quando è fermo, perché l’intensità della forza di attrito dinamico è inferiore.
Attrito volvente
Cos’è l’attrito volvente?
L’attrito volvente è quella forza che impedisce che un corpo scivoli e quindi lo fa rotolare. La forza di attrito volvente è minore rispetto alla forza di attrito radente, sia statico che dinamico.
La formula dell’attrito volvente è:
Fv = μv · F⊥ /r dove
- μv è il coefficiente d’attrito volvente
- F⊥ è la forza perpendicolare
- r è il raggio del corpo che rotola
Per una spiegazione ancora più semplice, guarda la videolezione con gli esercizi sulle forze di attrito svolti dal nostro tutor di fisica e tutta la teoria spiegata con immagini e formule per aiutarti a capire perfettamente questo argomentato fondamentale in fisica.
Video e immagini nel testo di Marco Ogana, tutor WAU!
Immagine in evidenza di Magda Ehlers da Pexels
