La maggior parte degli oggetti non è così liscia come pensi. A livello microscopico, anche le superfici apparentemente lisce sono in realtà un paesaggio di minuscole colline e vallate, troppo piccole per essere viste ma che fanno una grande differenza quando si tratta di calcolare il movimento relativo tra due superfici a contatto.

Queste piccole imperfezioni nell'interblocco delle superfici, dando origine alla forza di attrito, che agisce nella direzione opposta a qualsiasi movimento e deve essere calcolata per determinare la forza netta sull'oggetto.

Esistono diversi tipi di attrito, ma attrito cinetico
è altrimenti noto come attrito radente
, mentre attrito statico
colpisce l'oggetto prima che
inizi a muoversi e attrito di rotolamento
si riferisce specificamente agli oggetti rotanti come le ruote.

Imparare cosa significa attrito cinetico, come trovare il coefficiente di attrito appropriato e come calcolarlo ti dice tutto ciò che devi sapere per affrontare i problemi di fisica che coinvolgono la forza di attrito.
Definizione di Kinetic F riction

La definizione di attrito cinetico più semplice è: la resistenza al movimento causata dal contatto tra una superficie e l'oggetto che si muove contro di essa. La forza dell'attrito cinetico agisce per opporsi al moto dell'oggetto, quindi se spingi qualcosa in avanti, l'attrito lo spinge indietro.

La forza cinetica della finzione si applica solo a un oggetto che si sta muovendo (da cui "cinetico"), ed è altrimenti noto come attrito radente. Questa è la forza che si oppone al movimento di scorrimento (spingendo una scatola attraverso le assi del pavimento) e ci sono specifici coefficienti di attrito
per questo e altri tipi di attrito (come l'attrito di rotolamento).

Il un altro importante tipo di attrito tra i solidi è l'attrito statico, e questa è la resistenza al movimento causata dall'attrito tra un oggetto fermo e una superficie. Il coefficiente di attrito statico
è generalmente maggiore del coefficiente di attrito cinetico, indicando che la forza di attrito è più debole per gli oggetti che sono già in movimento.
Equazione per attrito cinetico

La forza di attrito è meglio definita usando un'equazione. La forza di attrito dipende dal coefficiente di attrito per il tipo di attrito in esame e dall'entità della forza normale che la superficie esercita sull'oggetto. Per attrito radente, la forza di attrito è data da:
F_k \u003d μ_k F_n

Dove F
_{k è la forza di attrito cinetico, μ
k è il coefficiente di attrito radente (o attrito cinetico) e F
n è la forza normale, pari al peso dell'oggetto se il problema riguarda una superficie orizzontale e nessuna altra forza verticale sta agendo (es. , F
n \u003d mg
, dove m
è la massa dell'oggetto e g
è l'accelerazione dovuta alla gravità). Poiché l'attrito è una forza, l'unità della forza di attrito è il newton (N). Il coefficiente di attrito cinetico è senza unità.}

L'equazione per attrito statico è sostanzialmente la stessa, tranne per il coefficiente di attrito radente sostituito dal coefficiente di attrito statico ( μ
_{s). Questo è davvero il miglior pensiero come valore massimo perché aumenta fino a un certo punto e quindi se si applica più forza all'oggetto, inizierà a muoversi:
F_s \\ leq μ_s F_n Calcoli con attrito cinetico}

L'elaborazione della forza di attrito cinetica è semplice su una superficie orizzontale, ma un po 'più difficile su una superficie inclinata. Ad esempio, prendi un blocco di vetro con una massa di m
\u003d 2 kg, che viene spinto su una superficie di vetro orizzontale, 𝜇
_{k \u003d 0.4. Puoi calcolare facilmente la forza di attrito cinetica usando la relazione F
n \u003d mg
e notando che g
\u003d 9,81 m /s ^{2:
\\ begin {allineato} F_k &\u003d μ_k F_n \\\\ &\u003d μ_k mg \\\\ &\u003d 0.4 × 2 \\; \\ text {kg} × 9.81 \\; \\ text {m /s} ^ 2 \\\\ &\u003d 7.85 \\; \\ text {N} \\ end {align}}}

Ora immagina la stessa situazione, tranne per il fatto che la superficie è inclinata di 20 gradi rispetto all'orizzontale. La forza normale dipende dal componente del peso
dell'oggetto diretto perpendicolare alla superficie, che è dato da mg
cos ( θ
), dove < em> θ
è l'angolo dell'inclinazione. Nota che mg
sin ( θ
) ti dice la forza di gravità che lo tira giù dall'inclinazione.

Con il blocco in movimento, questo dà:
\\ inizio {allineato} F_k &\u003d μ_k F_n \\\\ &\u003d μ_k mg \\; \\ cos (θ) \\\\ &\u003d 0.4 × 2 \\; \\ text {kg} × 9,81 \\; \\ text {m /s} ^ 2 × \\ cos (20 °) \\\\ &\u003d 7.37 \\; \\ text {N } \\ end {align}

Puoi anche calcolare il coefficiente di attrito statico con un semplice esperimento. Immagina di provare a spingere o tirare un blocco di legno da 5 kg sul cemento. Se si registra la forza applicata nel preciso momento in cui la scatola inizia a muoversi, è possibile riorganizzare l'equazione dell'attrito statico per trovare il coefficiente di attrito appropriato per legno e pietra. Se per spostare il blocco sono necessari 30 N di forza, il massimo per F
_{s \u003d 30 N, quindi:
F_s \u003d μ_s F_n}

Riorganizza in:
\\ begin {allineato} μ_s &\u003d \\ frac {F_s} {F_n} \\\\ &\u003d \\ frac {F_s} {mg} \\\\ &\u003d \\ frac {30 \\; \\ text {N}} {5 \\; \\ testo {kg} × 9,81 \\; \\ testo {m /s} ^ 2} \\\\ &\u003d \\ frac {30 \\; \\ text {N}} {49.05 \\; \\ text {N}} \\\\ &\u003d 0.61 \\ end {align}

Quindi il coefficiente è di circa 0,61.