Forza di attrito statica: coefficiente, esempi
La forza di attrito che agisce su superfici a contatto in stato di quiete è detta forza di attrito statica.
Si consideri un corpo fermo su un piano orizzontale: applicando una piccola forza il corpo non si muove se essa è equilibrata dalla forza di attrito opposta esercitata dal piano sul corpo agente sulla superficie di contatto.
Se si aumenta la forza applicata il corpo si muove ed esiste una determinata forza per la quale il corpo inizia il suo movimento. La forza di attrito statico è quindi uguale all’intensità della forza che dobbiamo applicare al corpo per metterlo in movimento.
Pertanto la massima forza statica di attrito è pari alla più piccola forza per iniziare il moto.
Le forze che agiscono sul corpo in stato di quiete sono la forza peso diretta verso il basso e la forza normale detta reazione vincolare diretta verso l’alto. Le due forze hanno lo stesso modulo, la stessa direzione ma verso opposto.
Applicando una forza sul corpo agiscono le due forze menzionate, quella applicata e quella di attrito.
Caratteristiche
La forza di attrito statica è:
- una forza resistente
- dipendente dalla rugosità dei due corpi essendo la rugosità la proprietà che ha una superficie di un corpo costituita da piccole imperfezioni che si presentano generalmente in forma di solchi o scalfitture, di forma, profondità e direzione variabili
- indipendente dalla superficie di contatto
- proporzionale alla forza normale
Coefficiente di attrito statico
Il rapporto tra il valore massimo della forza di attrito statico fs e il valore della forza normale N è detto coefficiente di attrito statico e indicato con μs .
Quindi f s ≤ μ s N
Si verifica che fs = μs N solo quando fs raggiunge il suo valore massimo.
Allora μ s = f s / N
Esso, essendo il rapporto tra due forze, è un numero adimensionale che varia a seconda delle superfici a contatto.
Vantaggi e svantaggi
La presenza di attrito statico offre il vantaggio di:
- rendere possibile il movimento su una superficie quindi consente di camminare e scrivere
- impedire lo scivolamento e quindi una scala può essere poggiata a una parete
Il maggiore svantaggio è relativo alla maggiore forza da applicare per spingere o tirare un corpo
