Coefficiente di attrito e le situazioni in cui si verifica

Qual è il coefficiente di attrito in fisica e con che cosa è collegato? Come viene calcolato questo valore? Qual è il coefficiente di attrito numericamente uguale a? Daremo risposte a queste e ad altre domande che l'argomento principale tocca durante l'articolo. Certo, consideriamo esempi specifici in cui ci troviamo di fronte a un fenomeno in cui compare il coefficiente di attrito.

Cos'è l'attrito?

L'attrito è uno dei tipi di interazioni che si verificano tra corpi materiali. C'è un processo di attrito tra due corpi quando entrano in contatto con l'una o l'altra area della superficie. Come molti altri tipi di interazione, l'attrito esiste solo con un occhio alla terza legge di Newton. Come funziona in pratica? Prendi due assolutamente tutti i corpi. Lascia che sia due barre di legno di medie dimensioni.

Iniziamo a trascinarci l'un l'altro, effettuando il contatto sulle aree. Noterai che spostarli l'uno rispetto all'altro diventerà notevolmente più difficile che spostarli nell'aria. Qui il coefficiente di attrito inizia a svolgere il suo ruolo. In questo caso, possiamo tranquillamente affermare che la forza di attrito può essere descritta dalla terza legge di Newton: si applica al primo corpo, sarà numericamente uguale (modulo, come piace dire in fisica) alla stessa forza di attrito applicata al secondo corpo . Ma non dimentichiamo che nella terza legge di Newton c'è un segno negativo, dicendo che le forze, sebbene di uguale grandezza, sono dirette in direzioni diverse. Pertanto, la forza di attrito è vettoriale.

Natura di attrito

Come elastico forza di attrito ha una natura elettromagnetica. Cosa lo fa sorgere? Il fatto è che gli atomi e le molecole dei corpi che subiscono il contatto iniziano a interagire l'uno con l'altro.

Forza di attrito a secco

Questa è la forza che si verifica quando due o più solidi entrano in contatto. Allo stesso tempo, l'assenza di uno strato intermedio gassoso e liquido tra questi corpi sarà un prerequisito. La forza di attrito a secco in tutti i casi è diretta lungo una linea tangente disegnata verso le aree adiacenti.

Una delle varietà di questo processo: l'attrito della pace. Si verifica anche se i corpi si riposano l'uno rispetto all'altro. Tale attrito è definito come la grandezza della forza applicata dall'esterno. In questo caso, la forza deve essere diretta nella direzione opposta.

Forza di attrito di restrizione

La forza corrispondente ha sempre un valore massimo (limite). Se la forza esterna diventa ancora più grande in grandezza e, alla fine, supera questo valore massimo, saremo in grado di osservare lo slittamento tra i corpi. Cioè, il corpo entrerà in movimento. Questo fenomeno può anche essere associato alla seconda legge di Newton, che parla della somma delle forze, del loro compenso e, come risultato di tutto ciò, movimento uniformemente accelerato corpo.

Forza di attrito scorrevole

Prima si diceva che se una forza esterna supera un certo valore massimo che è ammissibile per il sistema corrispondente, allora i corpi che entrano in tale sistema si muoveranno l'uno rispetto all'altro. Se un corpo o due si muoveranno, o più - tutto questo non importa. È importante che in questo caso vi sia una forza di attrito scorrevole. Se parliamo della sua direzione, allora è diretta verso il lato opposto alla direzione di scorrimento (o movimento). Dipende dalla velocità relativa del corpo. Ma questo è se tu vada in ogni sorta di sfumature fisiche.

Va notato che nella maggior parte dei casi è considerata la forza di attrito radente indipendente dalla velocità di un corpo rispetto a un altro. Inoltre, non è correlato al valore massimo della forza di attrito del riposo. Un numero enorme di problemi fisici viene risolto proprio applicando un modello di comportamento simile, che consente di semplificare significativamente il processo di risoluzione.

Qual è il coefficiente di attrito radente?

Questo non è altro che il coefficiente di proporzionalità, che è presente nella formula che descrive il processo di applicare l'attrito a un particolare corpo. Il coefficiente è una quantità senza dimensione. In altre parole, è espresso esclusivamente dai numeri. Non è misurato in chilogrammi, metri o qualcos'altro. In quasi tutti i casi, il coefficiente di attrito è numericamente inferiore a uno.

Da cosa dipende?

Il coefficiente di attrito radente dipende da due fattori: dal materiale da cui provengono i corpi che subiscono il contatto e da come viene trattata la loro superficie. Può essere goffrato, liscio e può essere applicato qualche sostanza speciale, che riduce o aumenta l'attrito.

Come viene diretta la forza di attrito?

È diretto verso il lato opposto alla direzione di movimento di due o più corpi di contatto. Il vettore di direzione viene applicato tangenzialmente.

Se il contatto si verifica tra un solido e un liquido

Nel caso in cui un solido entri in contatto con un liquido (o un certo volume di gas), possiamo parlare dell'emergenza della forza del cosiddetto attrito viscoso. Ovviamente, sarà significativamente meno numericamente della forza di attrito secco. Ma la sua direzione (action vector) è la stessa. In caso di attrito viscoso, non è necessario parlare di pace.

La forza corrispondente è associata alla velocità del corpo. Se la velocità è piccola, la forza sarà proporzionale alla velocità. Se è alto, allora sarà proporzionale al quadrato della velocità. Il coefficiente di proporzionalità sarà inestricabilmente legato alla forma dei corpi tra i quali avviene il contatto.

Altri casi di forza d'attrito

Questo processo ha luogo quando un corpo sta rotolando. Ma di solito sono trascurati nei problemi, dal momento che la forza di attrito del rotolamento è molto, molto piccola. Questo, infatti, semplifica il processo di risoluzione dei problemi corrispondenti, sebbene mantenga un grado sufficiente di accuratezza della risposta finale.

Attrito interno

Questo processo è anche chiamato in fisica la parola alternativa "viscosità". In realtà, è un ramo del fenomeno del transfert. Questo processo è peculiare ai corpi fluidi. E stiamo parlando non solo di liquidi, ma anche di sostanze gassose. La proprietà della viscosità è quella di fornire resistenza quando si trasferisce una parte di una sostanza rispetto ad un'altra. In questo caso, il lavoro necessario per spostare le particelle è logicamente realizzato. Ma si dissipa nello spazio circostante sotto forma di calore.

È stata proposta la legge che definisce la forza di attrito viscoso Isaac Newton. È successo nel 1687. La legge porta ancora il nome del grande scienziato. Ma tutto ciò era solo teorico e la conferma sperimentale fu ottenuta solo all'inizio del XIX secolo. Gli esperimenti corrispondenti sono stati eseguiti da Coulomb, Hagen e Poiseuille.

Quindi, la forza di attrito viscoso, che influenza il liquido, è proporzionale alla velocità relativa degli strati, così come l'area. Allo stesso tempo, è inversamente proporzionale alla distanza alla quale gli strati sono posizionati l'uno rispetto all'altro. Il coefficiente di attrito interno è il coefficiente di proporzionalità, che in questo caso è determinato dal tipo di gas o sostanza liquida.

Allo stesso modo, verrà determinato un altro coefficiente, che si verifica in situazioni con movimento relativo di due correnti. Questo è, di conseguenza, il coefficiente di attrito idraulico.