Le superfici esercitano una forza di attrito che resiste ai movimenti di scorrimento ed è necessario calcolare la dimensione di questa forza come parte di molti problemi di fisica. La quantità di attrito dipende principalmente dalla "forza normale", che le superfici esercitano sugli oggetti che si trovano su di essi, nonché dalle caratteristiche della superficie specifica che stai prendendo in considerazione. Per la maggior parte degli scopi, è possibile utilizzare la formula F
\u003d μN
per calcolare l'attrito, con N
che sta per la forza "normale" e " μ
"che incorpora le caratteristiche della superficie.

TL; DR (troppo lungo; non letto)

Calcola la forza di attrito usando la formula:

< em> F

\u003d μN

Dove N
è la forza normale e μ

è il coefficiente di attrito per i tuoi materiali e se sono fissi o in movimento. La forza normale è uguale al peso dell'oggetto, quindi può anche essere scritta:

F

\u003d μmg

Dove m
è la massa dell'oggetto e g
è l'accelerazione dovuta alla gravità. L'attrito agisce per contrastare il movimento dell'oggetto.
Che cos'è l'attrito?

L'attrito descrive la forza tra due superfici quando si tenta di spostarsi l'una sull'altra. La forza resiste al movimento e nella maggior parte dei casi la forza agisce nella direzione opposta al movimento. Giù a livello molecolare, quando si premono due superfici insieme, si possono incastrare piccole imperfezioni in ciascuna superficie e potrebbero esserci forze attrattive tra le molecole di un materiale e l'altro. Questi fattori rendono più difficile spostarli uno di fronte all'altro. Tuttavia, non si lavora a questo livello quando si calcola la forza di attrito. Per le situazioni quotidiane, i fisici raggruppano tutti questi fattori nel "coefficiente" μ

.
Calcolo della forza di attrito

1. Trova il normale Force
   
   

   La forza “normale” descrive la forza su cui la superficie su cui un oggetto poggia (o viene premuto) esercita sull'oggetto. Per un oggetto fermo su una superficie piana, la forza deve opporsi esattamente alla forza dovuta alla gravità, altrimenti l'oggetto si muoverà, secondo le leggi del movimento di Newton. La forza "normale" ( N
   ) è il nome della forza che lo fa.
   

   Agisce sempre perpendicolarmente alla superficie. Ciò significa che su una superficie inclinata, la forza normale punta ancora direttamente dalla superficie, mentre la forza di gravità punta direttamente verso il basso.
   

   La forza normale può essere semplicemente descritta nella maggior parte dei casi da:
   

   N
   
   \u003d mg
   
   

   Qui m
   rappresenta la massa dell'oggetto e g
   indica l'accelerazione dovuta alla gravità, che è di 9,8 metri al secondo al secondo (m /s ^{2) o netwons per chilogrammo (N /kg). Questo corrisponde semplicemente al "peso" dell'oggetto.}
   

   Per le superfici inclinate, la forza della forza normale è ridotta quanto più la superficie è inclinata, quindi la formula diventa:
   

   N
   
   \u003d mg
   cos ( θ)
   
   
   

   Con θ
   che sta per l'angolo a cui è inclinata la superficie.
   

   Per un semplice esempio di calcolo, considera una superficie piana con un blocco di legno da 2 kg seduto su di essa. La forza normale puntava direttamente verso l'alto (per sostenere il peso del blocco) e calcolavi:
   

   N
   
   \u003d 2 kg × 9,8 N /kg \u003d 19.6 N
   

2. Trova il giusto coefficiente
   
   

   Il coefficiente dipende dall'oggetto e dalla situazione specifica con cui stai lavorando. Se l'oggetto non si sta già muovendo attraverso la superficie, si utilizza il coefficiente di attrito statico μ
   
   _{statico, ma se si muove si utilizza il coefficiente di attrito scorrevole < em> μ
   slide.}
   

   Generalmente, il coefficiente di attrito radente è inferiore al coefficiente di attrito statico. In altre parole, è più facile far scorrere qualcosa che è già scorrevole piuttosto che far scorrere qualcosa che è fermo.
   

   I materiali che stai prendendo in considerazione influiscono anche sul coefficiente. Ad esempio, se il blocco di legno precedente si trovava su una superficie di mattoni, il coefficiente sarebbe 0,6, ma per legno pulito può essere ovunque da 0,25 a 0,5. Per il ghiaccio sul ghiaccio, il coefficiente statico è 0,1. Ancora una volta, il coefficiente di scorrimento lo riduce ancora di più, a 0,03 per il ghiaccio su ghiaccio e 0,2 per il legno su legno. Cerca questi per la tua superficie usando una tabella online (vedi Risorse).
   

3. Calcola la forza di attrito
   
   

   La formula per la forza degli stati di attrito:
   

   F
   
   \u003d μN
   
   

   Ad esempio, considera un blocco di legno di 2 kg di massa su un tavolo di legno, che viene spinto da fermo. In questo caso, si utilizza il coefficiente statico, con μ
   <sub>statico \u003d da 0,25 a 0,5 per il legno. Prendendo μ
   statico \u003d 0,5 per massimizzare il potenziale effetto di attrito e ricordando N
   
   \u003d 19.6 N di prima, la forza è:</sub>
   

   F
   
   \u003d 0,5 × 19,6 N \u003d 9,8 N
   

   Ricorda che l'attrito fornisce solo forza per resistere al movimento, quindi se inizi a spingerlo delicatamente e ottieni più solida, la forza di attrito aumenterà fino a un valore massimo, che è quello che hai appena calcolato. I fisici a volte scrivono F
   _{max per chiarire questo punto.}
   

   Una volta che il blocco si sta muovendo, usi μ
   
   _{slide \u003d 0.2, in questo caso:}
   

   F
   
   <sub>slide
   
   \u003d μ
   slide N</sub>
   
   

   \u003d 0,2 × 19,6 N \u003d 3,92 N