1. Definizione di forza di attritu
L'attritu hè una resistenza chì agisce trà e superfici di l'uggetti chì si toccanu. In questu tema, a forza d'attritu studiata hè ligata à a forza d'attritu chì agisce trà duie superfici di corpu solidu chì si toccanu. Cum'è l'attritu trà a basa di a trave è a superficia di u pianu, l'attritu trà a basa di a scarpa è a superficia di u pianu, l'attritu trà e rote di a vittura è a superficia di a strada.
A forza di attritu agisce sempre nantu à a superficia di l'uggetti solidi chì si toccanu, ancu s'è l'uggetti sò assai lisci. Ancu e superfici lisce sò in realtà assai ruvide à scala microscopica. Quandu un ughjettu si move, ste creste microscopiche interferiscenu cù u muvimentu. À u livellu atomicu, una sporgenza nantu à a superficia face chì l'atomi sianu assai vicini à altre superfici, in modu chì e forze elettriche trà l'atomi possinu furmà ligami chimichi, cum'è un'unione trà duie superfici di un ughjettu in muvimentu. Quandu un ughjettu si move, per esempiu quandu si spinge un libru nantu à a superficia di a tavula, u muvimentu di u libru scontra ostaculi è infine si ferma. Questu hè duvutu à a furmazione è à u rilasciu di u ligame.
Sè a superficia di un oggettu si sfrega contr'à a superficia di un altru oggettu, ognunu di sti oggetti travaglia nantu à a frizione trà di elli. A forza di frizione nantu à l'oggettu in muvimentu hè sempre in a direzzione opposta à a direzzione di u muvimentu di l'oggettu. In più di impedisce u muvimentu di l'oggetti, a frizione pò causà usura è danni. Pudemu osservà questu nantu à u mutore di u veiculu. Per esempiu, quandu furnimu oliu lubrificante à un mutore di motocicletta, vulemu in realtà riduce a forza di frizione chì si verifica in u mutore. Sè ùn li hè datu l'oliu lubrificante, u mutore di u nostru veiculu hè dannighjatu rapidamente. Questu esempiu hè una di e perdite causate da a frizione.
2. Tipi di forze di attritu
Ci sò dui tipi di forze di attritu, vale à dì a forza di attritu staticu (f s ) è a forza di attritu cineticu (f k ). A forza di attritu staticu funziona quandu l'ughjettu ùn s'hè micca mossu, mentre chì a forza di attritu cineticu funziona quandu l'ughjettu si move. Sè spinghje una tavula, ma a tavula ùn s'hè micca mossa, allora a forza di attritu chì agisce nantu à a tavula chì hè à riposu hè una forza di attritu staticu. À u cuntrariu, quandu a tavula si move, a forza di attritu chì agisce nantu à a tavula hè attritu cineticu. Sè a tavula in muvimentu ùn hè micca sempre spinta, a tavula si fermerà dopu avè si mossu per un pezzu. A tavula si ferma per via di a forza di attritu cineticu chì blocca u muvimentu di a tavula.
Avete mai scivulatu quandu avete messu u pede nantu à qualcosa di lisciu ? Quandu scivulate, a forza di frizione chì agisce trà a basa di a scarpa o u fondu di un sandalu cù una superficia liscia hè a frizione cinetica. Stu prublema hè simile à quandu una motocicletta o una vittura si move nantu à una superficia stradale bagnata è liscia, frenendu finu à chì a rota scivola. Quandu e rote scivolanu, a forza di frizione chì agisce nantu à a superficia di a rota è a superficia di a strada hè a forza di frizione cinetica. À u cuntrariu, quandu camminate, a forza di frizione chì agisce trà a basa di a scarpa o u fondu di i sandali cù a superficia di u pianu hè una forza di frizione statica. In listessu modu, quandu e rote ùn scivolanu micca, a forza di frizione chì agisce nantu à a superficia di a rota è a strada hè a frizione statica.
2.1 Forza di attritu staticu
A forza di attritu staticu hè a forza di attritu chì agisce nantu à a superficia di l'uggetti chì si toccanu quandu l'uggetti ùn si sò ancu mossi.
A figura 1 mostra un ughjettu chì hè sempre nantu à a superficia di un pianu pianu. Sè l'ughjettu ùn s'hè ancu mossu, tandu a forza di attritu staticu (fs) hè più chjuca chè a forza di trazione (F). Sè cuntinueghja à esse tiratu, tandu l'ughjettu si moverà. Quandu l'ughjettu ghjustu si moverà, a magnitudine di a forza di attritu staticu (fs) hè uguale à a magnitudine di a forza di trazione (F).
A Prima Legge di Newton dice chì l'uggetti sò in riposu se a forza tutale (forza risultante) hè zero.
ΣF y = 0 (L'ughjettu hè in riposu è ùn si move micca in direzzione verticale)
N – w = 0
N = w (1.2)
Rimpiazzà N in l'equazione 1.1 cù N in l'equazione 1.2
f s = μ s w
f s = μ s mg (1.3)
fs = attritu staticu (N), μs = coefficiente di attritu staticu, N = forza nurmale (N), w = gravità (N), m = massa (kg), g = accelerazione di gravità (m/ s² )
Sè vo vulete determinà u coefficientu di attritu staticu, allora aduprate l'equazione 1.1 b
Σf x = 0 (L'ughjettu ferma è ùn si move micca in a direzzione urizzuntale)
F – f s = 0
F = f s (1.4)
Quandu l'ughjettu principia à muoversi, a forza massima di attritu staticu hè uguale à a magnitudine di a forza di spinta o di tirata.
2.2 Forza di attritu cineticu
A forza di attritu cinetica hè a forza di attritu chì agisce nantu à a superficia di l'uggetti chì si toccanu quandu un ughjettu si move.
Sè vo vulete determinà u coefficientu di attritu cineticu (μ k ), aduprate l'equazione 1.5 b
A figura 2 mostra un ughjettu chì hè tiratu regularmente in modu chì l'ughjettu si move à una velocità costante. Quandu si move à una velocità costante, a magnitudine di a forza di attritu cinetica (fk) hè uguale à a magnitudine di a forza di trazione (F).
A Prima Legge di Newton dice chì un ughjettu si move à una velocità costante se a forza tutale (forza risultante) hè zero.
ΣF x = 0 (l'uggetti si movenu à una velocità costante in a direzzione orizzontale)
F – fk = 0
F = fk ( 1.6)
Prublema di mostra 1:
Un studiente tira una trave cù una massa di 1 kg chì si trova nantu à a superficia di u tavulinu aduprendu un dinamometru (un dispositivu di misurazione di a forza). Quandu a trave si move, u dinamometru mostra u numeru 2 N. Sè l'accelerazione di gravità = 10 m/s 2 , determinate (a) a magnitudine di a forza di attritu staticu (b) u coefficientu di attritu staticu
Vergogna à tè:
Cunnisciutu : m = 1 kg, F = 2 N, g = 10 m/s² , w = mg = 10 N
(a) f s
Quandu a trave si move, a magnitudine di a forza di attritu staticu = a magnitudine di a forza di trazione (paragunate l'equazione 1.4). Cusì, f s = F = 2 N.
(b) μs
f s = μ s w
2 N = (μs ) (10 N)
μ s = 2 N / 10 N = 0.2
Prublema di mostra 2:
Una trave cù una massa di 1 kg situata sopra a superficia di a tavula hè tirata regularmente in modu chì a trave si move à una velocità costante. Quandu a trave si move à una velocità costante, u dinamometru mostra u numeru 1 N. Sè l'accelerazione di gravità = 10 m/s 2 , determinate (a) a magnitudine di a forza di attritu cineticu (b) u coefficientu di attritu cineticu
Vergogna à tè:
Cunnisciutu: m = 1 kg, g = 10 m/s² , F = 1 N, w = mg = 10 N
(a) f k
Quandu u fasciu si move regularmente o si move à una velocità costante, a magnitudine di a forza di attritu cinetica = a magnitudine di a forza di trazione (paragunate l'equazione 1.6).
Cusì f k = F = 1 N
(b) μk
f k = μ k w
1 N = (μ k )(10 N)
μ k = 1 N / 10 N = 0.1
