Come trovare il coefficiente d'attrito dinamico

Di Redazione Studenti.

La guida di fisica sul coefficiente d'attrito dinamico: ecco il simbolo e la formula per calcolare la forza di attrito, spiegata in modo semplice e precisa

Introduzione

Come trovare il coefficiente d'attrito dinamico
Come trovare il coefficiente d'attrito dinamico — Fonte: istock

In questa guida ci occuperemo di spiegarvi come è possibile trovare, in maniera semplice e precisa, il coefficiente d'attrito dinamico, che viene perfettamente contraddistinto dal simbolo u (k). Si tratta di un parametro che indica la tipologia e la forza di attrito presente tra due superfici, risultante dal loro contatto.

Procedere nell'esecuzione di questa operazione può risultare piuttosto difficile, in quanto serviranno alcune formule specifiche, nonchè il possesso di competenze e conoscenze matematiche basilari. Tuttavia, con un po' di esercizio e con l'acquisizione delle giuste competenze non avrete problemi nel comprendere il concetto e nel riuscire ad applicarlo. Ad ogni modo, qualora doveste riscontrare delle difficoltà, il consiglio è quello di chiedere aiuto al vostro insegnante di riferimento, ovviamente dopo aver consultato un libro specifico sull'argomento.

Occorrente

  • Coefficiente
  • Nozioni base

Calcolare la potenza

Cominciamo subito col dire che la potenza della forza di attrito dinamico può essere calcolata mediante l'applicazione della seguente equazione: f (k) = u (k) N, dove N è la forza normale. Il coefficiente è quindi pari a f (k) / N. Tale valore è un numero adimensionale e dipende dalla tipologia di superficie di contatto. Le aree lisce possiedono dei valori inferiori rispetto a quelle più ruvide.

Per fare un esempio, l'attrito di due elementi in vetro è 0,6, mentre di ghiaccio 0,03. Questi coefficienti sono approssimativi e variano con il mutare delle loro caratteristiche, come la pulizia, la presenza di liquido o di detriti. L'equazione sopra citata può essere applicabile se si conoscono f (k) e N. Sostituite i valori e calcolerete facilmente u (k). In caso contrario, passate al punto successivo.

Calcolare le forze

Nel caso in cui, invece, i parametri non fossero noti, la procedura che bisognerà applicare è differente e più complicata. Andrete infatti a determinare il coefficiente di attrito dinamico utilizzando la seconda legge di Newton F = ma.

Mediante essa, troverete la somma di tutte le forze che agiscono sull'oggetto in movimento. Ricordate che per nessuna accelerazione il netto della forza sarà pari a zero.

Osservate, inoltre, che f (k) si oppone al movimento, quindi avrà segno negativo. Arrivati a questo punto, su un foglio di carta millimetrata, disegnate il diagramma di un corpo libero, in maniera tale da andare a individuare le componenti orizzontali e verticali delle forze che agiscono sull'oggetto stesso.

Applicare le formule

Adesso quello che dovrete fare è semplicemente applicare la formula, quindi, seguendo attentamente la traccia del diagramma, andate a scrivere le equazioni appropriate. Procedendo esattamente in questo modo otterrete sia la forza di trazione F che quella di attrito, denominata f (k). Successivamente, avrete anche la forza normale N e quella gravitazionale, mg, senza alcuna accelerazione. Rispettivamente, le formule necessarie da applicare sono le seguenti:

  • Equazione per la somma di tutte le forze: F + N + f (k) + mg = 0.
  • Equazione per la somma delle forze orizzontali: FH - f (k) = 0 (non c'è accelerazione).
  • Equazione per la somma di tutte le forze verticali: Fv + N - mg = 0 (l'oggetto non si muove verso l'alto o verso il basso).

Ricordate che sarà necessario utilizzare f = u (k) N, Fv = FSIN (theta), e Fh = fcos (theta) per risolvere simultaneamente la seconda e la terza equazione e andare determinare così il coefficiente di attrito u (k).

La formula risolutiva sarà: u (k) = CFSL (theta) / (mg - FSIN (theta)).

Il procedimento è ora completo: come avrete capito, si tratta di un'operazione abbastanza complessa e lunga, tuttavia, con il giusto esercizio non avrete difficoltà nel riuscire ad applicarla correttamente.

Consigli

Non dimenticare mai:

  • Saper trovare il coefficiente è veramente importante ed anche utile!
  • Se avete difficoltà chiedete aiuto al vostro insegnante di riferimento.

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