L'attrito è una forza che si oppone al movimento. I fisici distinguono tra attrito statico, che agisce per mantenere un corpo a riposo, e attrito cinetico, che agisce per rallentare il suo movimento una volta che inizia a muoversi. La forza esercitata dall'attrito statico (FS) è proporzionale alla forza perpendicolare esercitata da un corpo contro la superficie lungo la quale si muove, che è chiamata forza normale (Fno). Il fattore di proporzionalità è chiamato coefficiente di frazione statica, che di solito è indicato dalla lettera greca mu con un pediceS (µS). La relazione matematica è:
F_s=\mu_s F_N
Questo coefficiente dipende dalle caratteristiche delle due superfici che sono in contatto tra loro. È stato tabulato per un certo numero di materiali diversi. Se non riesci a trovareµS per i materiali che stai utilizzando, puoi determinarlo con un semplice esperimento.
TL; DR (troppo lungo; non letto)
TL; DR (troppo lungo; non letto)
Per trovare il coefficiente minimo di attrito statico tra due materiali, costruire un piano inclinato da uno dei materiali e posizionare su di esso un corpo realizzato con l'altro materiale. Aumentare l'angolo di inclinazione finché il corpo non inizia a scivolare. La tangente dell'angolo è il coefficiente di attrito.
Usa un piano inclinato
Un modo semplice per determinareµSconsiste nel posizionare l'oggetto in questione su un piano inclinato dello stesso materiale della superficie che stai studiando. Aumenta gradualmente l'angolo di inclinazione fino a quando l'oggetto inizia a scivolare. Registra quell'angolo. Puoi trovare subitoµSperché è uguale alla tangente dell'angolo. Ecco perché:
Quando si aumenta l'inclinazione, la forza di gravità che agisce su un corpo di massamha una componente orizzontale e una verticale. Applicando la legge di Newton a ciascuno di questi appena prima che il corpo inizi a muoversi, si trova la componente orizzontale (che agisce nelX-direzione) essereFX = maX. Lo stesso vale insìdirezione:Fsì = masì.
L'accelerazione inX-direzione,maX, è uguale alla forza di gravità, che è massa moltiplicata per l'accelerazione di gravità (g) per il seno dell'angolo (ø) formata al fulcro del pendio. Poiché il corpo non si muove, questo è uguale alla forza opposta dell'attrito statico e puoi scrivere:
1. mg\sin{\theta}=F_s
Ilsì-componente di direzione della forza,masì, è uguale al coseno dell'angolo per la massa per l'accelerazione di gravità, e questa deve essere uguale alla forza normale, poiché il corpo non si muove,
2. F_N=mg\cos{\teta}
Ricordati cheFS = µSFno. Sostituto perFSnell'equazione (1):
mg\sin{\theta}=\mu_s F_N
e usa l'uguaglianza all'equazione (2) per sostituireFno:
mg\sin{\theta}=\mu_s mg \cos{\theta}
Il termine "mg" annulla da entrambe le parti:
\mu_s=\frac{\sin{\theta}}{\cos{\theta}}=\tan{\theta}