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Relazione di Laboratorio di Fisica - Attrito

fisica


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Relazione di Laboratorio di Fisica

Attrito

Quando due superfici si toccano, anche se sembrano perfettamente aderenti, in realtà sono in contatto solo in pochi punti, dove le particelle costituenti (atomi o molecole) vengono sottoposte a fortissime pressioni che tendono a farle muovere le une rispetto alle altre, rompendo le forze di coesione o addirittura, nel caso delle molecole, spezzandone i legami chimici. Come risultato, si verifica il distacco di particelle superficiali dei materiali coinvolti (usura) e contemporaneamente avviene la trasformazione di energia meccanica (di movimento) in calore (la cui entità può essere tale da determina 939h79j re la fusione dei materiali). La forza di attrito si calcola:

Fa(forza d'attrito) = K * Fn(forza normale);


Il corpo inizia a scivolare, quando Fa è uguale a F.




L'attrito è un termine usato per indicare l'effetto di forze dissipative di varia natura, che ostacolano il moto relativo tra due superfici a contatto. È possibile distinguere tre forme principali di attrito: l'attrito interno, l'attrito radente e l'attrito volvente.

L'attrito interno si verifica tra le molecole di un solido quando questo è sottoposto a una sollecitazione; ad esempio determina l'arresto delle oscillazioni di un corpo elastico come una corda di pianoforte o un diapason. Nei fluidi, liquidi o gas, esso prende più propriamente il nome di viscosità e si manifesta fra strati adiacenti di fluido in moto con velocità diverse.

L'attrito radente si manifesta quando due corpi solidi, asciutti, scorrono l'uno sull'altro, ed è causato dalla rugosità, cioè dalla presenza di minuscole irregolarità sulle superfici a contatto. In generale, esso è proporzionale alla componente normale della forza che preme le due superfici l'una contro l'altra, dipende dalla natura delle superfici stesse, ma è indipendente dall'area di contatto e dalla velocità di scorrimento relativa.

Per ogni materiale si può definire un "coefficiente di attrito" che esprime il rapporto tra la forza necessaria per muovere due superfici in contatto e la componente normale della forza che le preme l'una contro l'altra. Ad esempio, se un peso di 25 kg è poggiato su una superficie piatta orizzontale ed è necessaria una forza di almeno 5 N per trascinare il peso, il coefficiente di attrito tra il corpo e la superficie sarà 5 diviso 25, ovvero 0,2. Per ragioni di praticità i coefficienti di attrito per i materiali più comuni vengono determinati per via sperimentale e riportati su tavole apposite.

In generale, per mettere in moto due superfici a contatto inizialmente ferme è necessario applicare una forza maggiore rispetto a quella richiesta semplicemente per mantenere il movimento relativo. Di conseguenza, il cosiddetto attrito statico, che si manifesta tra due superfici ferme, supera l'attrito dinamico, che deve essere vinto per mantenere il moto.

L'attrito volvente, regolato da leggi più complesse, si manifesta quando un corpo solido rotola senza strisciare su un secondo corpo, ad esempio una superficie piana o una guida, e tende a ridurre la velocità di rotolamento. Analogamente a quanto avviene per l'attrito radente, è possibile definire dei coefficienti di attrito volvente per i vari materiali e riportarli su tabelle che possono essere rapidamente consultate. Con poche eccezioni, la quantità di energia dissipata per effetto dell'attrito volvente è minore rispetto a quella associata all'attrito radente; ciò giustifica l'uso di cuscinetti a sfera tra perni e supporti, e di rulli o guide per il trasporto di corpi estremamente pesanti.

Coefficiente di attrito

E' la resistenza che i materiali delle le differenti superfici oppongono al movimento. Superfici metalliche con ridotta rugosità consentono di ottenere coefficienti di attrito assai bassi. La forza di attrito, cioè quella che si oppone al movimento, e' direttamente proporzionale a questo coefficiente (e dipende anche dalla pressione di contatto). Il coefficiente di attrito si ottiene:

K (coefficiente d'attrito)=  h (altezza del piano inclinato)/ b(lunghezza del piano inclinato) quindi K=F (forza di distacco) /Fn=(forza normale)

 Materiale

Statico

Dinamico o Radente

Acciaio su acciaio



Acciaio su acciaio lubrificato



Alluminio su acciaio



Rame su acciaio



Ottone su acciaio



Vetro su vetro



Rame su vetro



Teflon su teflon



Teflon su acciaio



Acciaio su aria



Acciaio su ghiaccio



Legno su pietra



Gomma su cemento asciutto



Gomma su cemento bagnato



Gomma su ghiaccio asciutto



Gomma su ghiaccio bagnato



Grafite su grafite



Gomma su asfalto







Esperimento sull'attrito



Scopo:

Determinare i coefficiente di attrito statico;


Procedimento:


Abbiamo aumentato l'altezza dei piani inclinati fino a quando la massa (blocco di legno) non iniziava a scivolare e l'abbiamo registrata. Abbiamo ripetuto, poi, queste operazioni con tutti i materiali dei piani inclinati per poi calcolare ogni coefficiente di attrito.



https://www.fisica.uniud.it/GEI/GEIweb/geinew/img/a5.jpg







Piano inclinato




Formule per l'esperimento:


K = h/b ;

Eb = delta b/b; 

Eh = delta h/h;

Ek = delta k/k;


F = h (per similitudine fra i 2 triangoli)

Fn = b ( per similitudine fra i 2 triangoli)


Carta vetrata


Base = 40 cm

Altezza = 27 cm


SUPERFICIE MAGGIORE


b (cm)

Delta b (cm)

Ex

h (cm)

Delta

h (cm)

Eh

K

Delta K

EK











SUPERFICIE MINORE


b (cm)

Delta b (cm)

Ex

h(cm)

Delta h(cm)

Eh

K

Delta K

EK













Il coefficiente d'attrito non varia né se cambia superficie di appoggio del solido  né se la massa viene raddoppiata, perché la costante è data dall'altezza e dalla lunghezza del piano.



Gomma


Base = 40 cm

Altezza= 28 cm


SUPERFICIE MAGGIORE


b(cm)

Delta

b(cm)

Eb

h(cm)

Delta h(cm)

Eh

K

Delta K

EK














SUPERFICIE MINORE


Altezza =28.5 cm


b(cm)

Delta b(cm)

Eb

h(cm)

Delta h(cm)

Eh

K

Delta K

EK











Il coefficiente d'attrito non varia né se cambia superficie di appoggio del solido  né se la massa viene raddoppiata, perché la costante è data dall'altezza e dalla lunghezza del piano.



Plastica

Base = 40 cm

Altezza = 24.5 cm


SUPERFICIE MAGGIORE


b(cm)

Delta b(cm)

Eb

H(cm)

Delat

h(cm)

Eh

K

Delta K

EK











SUPERFICIE MINORE

b(cm)

Delta b(cm)

Eb

h(cm)

Delta h(cm)

Eh

K

Delta K

EK











Il coefficiente d'attrito non varia né se cambia superficie di appoggio del solido  né se la massa viene raddoppiata, perché la costante è data dall'altezza e dalla lunghezza del piano.


CONCLUSIONI


1)Come varia K modificando le superfici di contatto?

Modificando le superfici di contatto,il coefficiente di attrito rimane costante, perché è il risultato del rapporto tra l' altezza e la lunghezza del piano inclinato.


2)Il coefficiente d'attrito statico dipende dalla natura del materiale della superficie di contatto?

Si, perché ogni materiale ha un proprio coefficiente di attrito .


3)Come varia K al variare del peso del corpo appoggiato sul piano inclinato?

La K essendo una costante non varia aumentando la massa sul piano inclinato.








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