▷ Coefficiente di attrito (o coefficiente di attrito)

Questo articolo spiega cos’è il coefficiente di attrito (o coefficiente di attrito) in fisica. Scoprirai quindi come calcolare il coefficiente di attrito, quali sono i tipi di coefficienti di attrito e, inoltre, esercizi risolti passo dopo passo.

Qual è il coefficiente di attrito?

Il coefficiente di attrito , chiamato anche coefficiente di attrito , è un coefficiente che indica l’attrito tra le superfici di due corpi quando uno intende spostarsi sull’altro.

Quindi, il coefficiente di attrito viene utilizzato per calcolare la forza di attrito (o forza di attrito), che è la forza che rende difficile lo spostamento di un corpo su un altro. Quindi, maggiore è il coefficiente di attrito, maggiore è la forza di attrito.

Il coefficiente di attrito è un coefficiente adimensionale, cioè non ha unità. Allo stesso modo, la lettera greca μ viene spesso utilizzata come simbolo per rappresentare il coefficiente di attrito.

Formula del coefficiente di attrito

Il coefficiente di attrito è pari al rapporto tra la forza di attrito (o forza di attrito) e la forza normale. Pertanto, il coefficiente di attrito viene calcolato dividendo la forza di attrito per la forza normale.

In altre parole, la formula per il coefficiente di attrito è la seguente:

$\mu=\cfrac{F_R}{N}$

Oro:

$\mu$

è il coefficiente di attrito, che non ha unità.
$F_R$

è la forza di attrito , espressa in newton.
$N$

è la forza normale, espressa in newton.

Tieni presente che il coefficiente di attrito è un coefficiente che non ha un’unità perché si calcola dividendo due quantità che hanno le stesse unità.

Coefficiente di attrito statico e dinamico

Il valore della forza di attrito dipende dal fatto che il corpo sia fermo o in movimento. Ad esempio, probabilmente hai provato a trascinare un corpo molto pesante e all’inizio è stato difficile spostarlo, ma una volta che sei riuscito a spostare un po’ il corpo, è più facile continuare a trascinare l’oggetto.

Infatti, in generale, la forza di attrito quando il corpo è fermo è maggiore rispetto a quando il corpo è in movimento. Esistono quindi due tipi di forze di attrito:

Forza di attrito statico : è la forza di attrito che agisce quando il corpo non è ancora in movimento.
Forza di attrito dinamico (o cinetico) : è la forza di attrito che agisce quando il corpo ha già iniziato il movimento.

Esistono quindi anche due tipi di coefficiente di attrito:

Coefficiente di attrito statico (μ _E ) : utilizzato per calcolare la forza di attrito statico. Indica l’attrito tra le superfici di due corpi quando il movimento non è ancora iniziato, cioè quando sono ancora a riposo.
Coefficiente di attrito dinamico (μ _D ) : utilizzato per calcolare la forza di attrito dinamico. Indica l’attrito tra le superfici di due corpi quando uno sta già scivolando sull’altro.

Inoltre, il valore della forza di attrito varia come mostrato nel grafico seguente:

La forza di attrito statico è uguale alla forza applicata per cercare di spostare il corpo ma la sua direzione è opposta. Il suo valore massimo è il prodotto tra il coefficiente di attrito statico e la forza normale. Quando la forza applicata supera questo valore, il corpo inizia a muoversi.

Pertanto, quando il corpo è già in movimento, la forza di attrito dinamico ha un valore costante equivalente al prodotto tra il coefficiente di attrito dinamico e la forza normale, qualunque sia il valore della forza applicata. Inoltre, questo valore è leggermente inferiore al valore massimo della forza di attrito statico.

In conclusione, il coefficiente di attrito statico è maggiore del coefficiente di attrito dinamico. È quindi più difficile cominciare a muovere un corpo che muoverlo quando il movimento è già iniziato.

Valori del coefficiente di attrito

Nella tabella seguente puoi vedere alcuni valori comuni di coefficiente di attrito statico e coefficiente di attrito dinamico:

Superfici di contatto	Coefficiente di attrito statico (μ _e )	Coefficiente di attrito dinamico ( _μd )
rame su acciaio	0,53	0,36
acciaio su acciaio	0,74	0,57
alluminio su acciaio	0,61	0,47
gomma su cemento	1	0,8
legno su legno	0,25-0,5	0,2
Legno su pelle	0,5	0.4
Teflon su Teflon	0,04	0,04

Tieni presente che questi valori possono variare in quanto dipendono da molti fattori come rugosità superficiale, temperatura, velocità relativa tra le superfici, ecc.

Problemi di coefficiente di attrito risolti

Esercizio 1

Intendiamo spostare un blocco di massa m=12 kg su una superficie piana e questo inizia a muoversi proprio quando viene applicata una forza di 35 N. Qual è il coefficiente di attrito statico tra il terreno e il blocco? Dati: g=10 m/s ² .

risolto il problema del coefficiente di attrito statico

Vedi la soluzione

Per prima cosa rappresentiamo graficamente tutte le forze che agiscono sul blocco:

esercizio risolto del coefficiente di attrito statico o coefficiente di attrito statico

Nella situazione limite di equilibrio si verificano le due equazioni seguenti:

$N=P$

$F_R=F$

Pertanto la forza di attrito sarà equivalente alla forza orizzontale applicata al corpo:

$F_R=F=35 \ N$

D’altra parte, possiamo calcolare il valore della forza normale utilizzando la formula della forza peso:

$\begin{array}{l}N=P\\[3ex] N=m\cdot g\\[3ex] N=12\cdot 10 \\[3ex] N=120 \ N\end{array }$

Infine, una volta conosciuto il valore della forza di attrito e della forza normale, applichiamo la formula del coefficiente di attrito statico per determinarne il valore:

$\mu_e=\cfrac{F_R}{N}=\cfrac{35}{120}=0.29$

Esercizio 2

Posizioniamo un corpo di massa m=6 kg sulla sommità di un piano inclinato di 45º. Se il corpo scivola sul piano inclinato con un’accelerazione di 4 m/s ² , qual è il coefficiente di attrito dinamico tra la superficie del piano inclinato e quella del corpo? Dati: g=10 m/s ² .

problema del coefficiente di attrito o attrito dinamico

Vedi la soluzione

La prima cosa che dobbiamo fare per risolvere qualsiasi problema di fisica riguardante la dinamica è disegnare il diagramma di corpo libero. Quindi tutte le forze che agiscono sul sistema sono:

esercizio risolto del coefficiente di attrito o attrito dinamico

Nella direzione dell’asse 1 (parallelo al piano inclinato) il corpo ha un’accelerazione, invece, nella direzione dell’asse 2 (perpendicolare al piano inclinato) il corpo è fermo. Da queste informazioni proponiamo le equazioni delle forze del sistema:

$P_1-F_R=m\cdot a$

$P_2-N=0$

Quindi, possiamo calcolare la forza normale dalla seconda equazione:

$\begin{array}{l}N=P_2\\[3ex]N=m\cdot g\cdot \text{cos}(\alpha) \\[3ex] N=6 \cdot 10 \cdot \ text{cos}(45º)\\[3ex]N=42,43 \ N\end{array}$

Calcoliamo invece il valore della forza di attrito (o forza di attrito) dalla prima equazione presentata:

$\begin{array}{l}P_1-F_R=m\cdot a\\[3ex]F_R=P_1-m\cdot a\\[3ex]F_R=m\cdot g\cdot \text{sin} (\alpha)-m\cdot a\\[3ex]F_R=6\cdot 10\cdot \text{sin}(45º)-6\cdot 4\\[3ex]F_R=18.43 \ N\end{ array}$

E una volta conosciuto il valore della forza normale e della forza di attrito, possiamo determinare il coefficiente di attrito dinamico utilizzando la formula corrispondente:

$\mu_d=\cfrac{F_R}{N}=\cfrac{18.43}{43.43}=\bm{0.42}$