FORZA DI ATTRITO
• Reazioni vincolari: a causa dell'interazione sistema/ambiente, una
massa può essere sottoposta all’azione di una forza di reazione che
tende ad opporsi alla variazione di moto della massa e tale forza è
detta reazione vincolare. Essa si esplica secondo una forza che tende ad
annullare l'azione della forza applicata (o della risultante delle forze
applicate): stesso modulo, ma verso opposto.
─ Corpo libero: in una determinata regione di spazio, il corpo può
occupare uno qualsiasi dei punti seguendo uno dei qualunque
spostamenti geometricamente possibili.
─ Corpo vincolato: a causa di un qualche vincolo, risulta impedito
uno dei possibili spostamenti geometrici.
─ Reazione vincolare: forza con direzione coincidente con quella di
uno spostamento geometrico totalmente proibito e verso opposto a
tale spostamento.
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Un corpo appoggiato su una superficie scabra esercita un’azione che
viene contrastata dalla reazione che la superficie esercita sul corpo.
Per il III principio della dinamica (azione/reazione) le due forze hanno
identico modulo, direzione normale al piano tangente al corpo nel
punto di contatto con la superficie di appoggio e verso opposto. Nel
caso di una superficie orizzontale e di una inclinata (in presenza del
campo gravitazionale) si ha il seguente diagramma corpo libero
reazione
normale
NP
NP
N
N
N   Pn
N  Pn
azione
P
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Pn
P
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• Considerare un corpo di massa m appoggiato su una superficie
orizzontale scabra e sottoposto all’azione di una forza costante
(parallela alla superficie). Si possono avere due differenti casi:
– caso statico: la forza attiva applicata non determina alcuna
variazione di moto (il corpo resta ferma). Il coefficiente di attrito è
detto statico (fs) ed si ha la rappresentazione
N
Fs  f s N
N  P  mg
Fs
F
P
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– Caso dinamico: la forza attiva applicata ha modulo maggiore di quello
della forza di attrito (il corpo subisce una variazione di moto) ed il
coefficiente di attrito è detto dinamico (fd) e si ha la rappresentazione
N
Fd  f d N
N  P  mg
Fd
F
P
•
Attenzione: il coefficiente di attrito è un numero compreso fra zero ed uno,
quindi il modulo della forza di attrito e sempre minore di quello della reazione
normale della superficie sul corpo. La lunghezza del vettore forza di attrito
deve essere sempre minore di quella della reazione normale.
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• Si consideri una massa m, ferma su una superficie orizzontale scabra:
applicando una forza costante e parallela alla superficie, l’andamento
sperimentale del coefficiente di attrito f (ordinata) in funzione della
forza applicata F (ascissa) presenta un andamento discontinuo.
Per un determinato valore F*, che dipende dalle caratteristiche del
materiale costituente il piano, la forza applicata F determina lo
spostamento del corpo sul piano (in tale situazione il valore del
coefficiente fd ha un andamento sufficientemente costante.
f
Fd
F
 f s   fd 
F
F
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─ quando il valore della forza applicata inizia a crescere, fino ad
eguagliare il valore F*, il coefficiente di attrito cresce linearmente
dal valore nullo al massimo valore fs e la massa non si muove (il
coefficiente di attrito è detto statico);
─ quando il valore della forza applicata supera il valore F*, il
coefficiente di attrito si mantiene sufficientemente costante ed il
corpo inizia a muoversi di moto accelerato (il coefficiente di attrito
è detto dinamico);
─ quando F = F*, il corpo si muove di moto rettilineo uniforme;
─ la funzione f = f(F), rappresentata in figura, non è continua in
quanto presenta un discontinuità proprio per il valore critico F*, in
corrispondenza del quale il valore numerico (massimo) di fs è
maggiore di quello fd. Sovente come coefficiente di attrito dinamico
si assume il massimo valore di quello statico, cioè
f d  max  f s 
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