Appunti di fisica: attrito e rotolamento

tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

Come sicuramente già sapete, nelle problematiche della dinamica, è necessario considerare anche alcune particolari tipologie di forze che si presentano nel momento in cui un qualunque corpo viene messo in moto e terminano quando quest'ultimo si ferma, esercitando un’azione diretta in senso contrario al movimento. Le seguenti forze vengono denominate “resistenze passive”: nei passaggi successivi della seguente rapida e pratica guida, vi fornirò alcuni importanti appunti di fisica sull'attrito e sul moto di puro rotolamento!

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Occorrente

  • Pallina o ruota
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La forza di opposizione generata tra due superfici

Innanzitutto, dovete sapere che l’attrito rappresenta la forza d'opposizione che viene generata tra due superfici vicendevolmente a contatto in movimento relativo e che provoca la perdita d'energia (con l'incremento della temperatura) e l'usura dei materiali (con la conseguente variazione dimensionale delle superfici medesime).

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Spostamento relativo di due solidi a contatto

Lo spostamento relativo di due solidi a contatto potrebbe essere una traslazione (slittamento) oppure una rotazione attorno ad un asse giacente nel piano tangente comune od ortogonale al piano stesso. Ad esempio, una pallina o una ruota lanciata su un pavimento esattamente orizzontale rotola per un determinato tratto e poi rallenta il proprio movimento fino ad arrestarsi: l’energia cinetica posseduta inizialmente dal corpo viene dispersa in seguito.

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Fenomeno ostacolante il funzionamente delle auto e dei motori

L’attrito rappresenta un fenomeno ostacolante il funzionamento delle automobili e dei motori, per cui si deve cercare di minimizzarlo attraverso la lubrificazione dei pezzi che sono destinati a venire in contatto tra loro. In alcune situazioni, l’attrito è utile e potrebbe essere sfruttato nel funzionamento degli innesti dei freni e della frizione.

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Due forme di attrito

Sommariamente, si distinguono le due seguenti forme di attrito:
- l'attrito radente, che si verifica quando tra due superfici viene prodotto uno strisciamento, ovvero i punti di contatto di quest'ultime sono dotati di una differente velocità;
- l'attrito volvente, che si ha quando si ha quando un oggetto sferico o cilindrico rotola senza strisciare su un altro, ossia la velocità relativa dei punti di contatto è nulla.

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Tutte le superfici con irregolarità

Le superfici di tutti gli oggetti, anche quando sembrano completamente lisce, presentano sempre delle irregolarità. Per mettere in movimento due corpi a contatto, si deve avere un attrito iniziale (detto "di primo distacco") doppio di quello che si ha durante il movimento. Il rotolamento puro non esiste, perché sono sempre presenti delle componenti causate dallo strisciamento.

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L'attrito volvente

L’attrito volvente è provocato dalla deformazione elastica dei materiali: infatti, quando un oggetto tondeggiante si muove sopra una superficie, esso la deforma e viene deformato a sua volta. Nel rotolamento puro di un determinato corpo, il punto a contatto con il suolo è istantaneamente a riposo ed il corpo rigido ruota attorno ad un asse.

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