Come misurare il coefficiente d'attrito statico

È stato sviluppato un dispositivo sperimentale chiamato CFA (centrifugal friction apparatus) in grado di misurare il coefficiente di attrito statico, ?, tra superfici piane con forze normali molto basse. Esperimenti sono stati condotti con il CFA utilizzando la superficie levigata di wafer di silicio drogato all'arsenico di tipo n per studiare il comportamento di attrito statico in condizioni di carico leggero differenti. Per i carichi inferiori a 100 mgf, la media ? e la deviazione standard sono aumentate con il diminuire del carico normale. Per carichi tra 100 mgf e 1,1 gf ? è risultata una costante nell'intervallo 0,30-0,40. I risultati suggeriscono che, nonostante l'estrema scorrevolezza, l'area reale di contatto è ancora significativamente più piccola dell'area apparente di contatto e ? è ancora una funzione del carico. Prove con particelle solide tra le superfici di accoppiamento del silicio hanno mostrato che in condizioni di basso carico (

• banco da lavoro
• parallelepipedo
• dinamometro
• filo instensibile
• quaderno

Il coefficiente d'attrito statico è una costante comune a coppie di corpi che posti a contatto fra di loro generano una forza d'attrito. Nel caso nel quale i due corpi (generalmente un vincolo e un oggetto) rimangano immobili l'attrito viene chiamato statico. La prova ha come finalità il calcolo del coefficiente d'attrito radente statico tra il banco da lavoro (ripiano orizzontale) e un parallelepipedo. L'attrito radente è il particolar tipo di attrito dovuto allo strisciamento di due superfici fra di loro. L'ulteriore obiettivo della prova è quello di verificare se il coefficiente d'attrito radente statico varia quando varia il peso del parallelepipedo che viene impiegato.

Per prima cosa determina con l'ausilio del dinamometro il modulo della forza peso F del parallelepipedo che hai scelto di usare nell'esecuzione della prova annotando il peso su un quadernetto. Successivamente appoggia sul ripiano orizzontale (banco da lavoro) il parallelepipedo. Ora lega quest'ultimo lateralmente con il filo. A questo punto devi posizionare orizzontalmente il dinamometro: non dimenticare di azzerarlo! Lega infine al filo inestensibile il suo gancio.

Ora inizia gradualmente a tirare avendo cura di tenere il dinamometro per mezzo dell'anello. Mi raccomando fai in modo che esso rimanga parallelo al banco di lavoro. Noterai che il parallelepipedo rimarrà immobile finché non applichi una forza tale da determinarne lo spostamento. Non appena si verifica uno spostamento vai a controllare il valore che indica il dinamometro e riporta il risultato sempre sul quadernetto, questa forza corrisponde all'attrito statico Fa.

Per finire puoi calcolare il coefficiente d'attrito statico K ricorrendo alla seguente formula: K = Fa/F. Per ottenere un valore il più possibile attendibile di K, ti consiglio di ripetere più volte la prova. La prova va ripetuta, inoltre, usando parallelepipedi di peso differente (ma sempre di uguale materiale) in maniera tale da verificare se cambia il valore del coefficiente d'attrito statico quando varia il peso del parallelepipedo. Traendo le conclusioni possiamo affermare che il coefficiente di attrito statico rimane invariato se le masse dei due corpi variano ma che se cambiamo la tipologia di materiali a contatto fra di loro dovremo andare a effettuare nuovamente la misura di questa costante.

• L'attrito radente è il particolar tipo di attrito dovuto allo strisciamento di due superfici fra di loro.

• Forza d'attrito
• Coefficiente d'attrito statico

• Come calcolare l'attrito volvente