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Attrito volvente

Quando si ha l'attrito volvente?

L’attrito volvente è una forma di attrito che contribuisce alla dissipazione dell’energia cinetica posseduta da un corpo quando esso rotola.

E’ dunque una forma di attrito tipica di questo movimento ovvero il rotolamento.

Pensiamo ad una biglia o a un cilindro che vengono posti lungo un piano orizzontale e fatti rotolare.

L’esperienza comune ci dice che a un certo punto questi corpi smetteranno di rotolare in quanto intervengono forze dissipative tra cui l’attrito volvente, presente solo quando c’è rotolamento e di valore molto minore rispetto all’attrito statico comune.

Formula per il calcolo dell'attrito volvente

L’azione dell’attrito volvente si caratterizza come una coppia che risulta opposta al rotolamento e dunque ha le dimensioni di un momento ovvero [N] ∙ [m].

La formula che ci permette di calcolarlo è:

Mv = b ∙ m ∙ g

in cui:

  • b è il coefficiente di attrito volvente che ha le dimensioni di una lunghezza;
  • m la massa del corpo in Kg;
  • g l’accelerazione di gravità ovvero 9,8 m/s2.

Nei casi in cui il corpo rotola su un piano orizzontale la forza peso m∙g coincide con la forza normale che il piano restituisce al corpo dovuto all’appoggio.

attrito volvente su piano orizzontale

Significato fisico del coefficiente di attrito volvente

Quando un cilindro è fermo allora forza normale e forza peso oltre a coincidere in modulo risultano entrambi applicati sulla stessa retta di direzione.

Quando invece il cilindro è posto in rotolamento allora la forza normale avrà sempre lo stesso modulo della forza peso, però essa sarà applicata anteriormente rispetto al centro del cilindro.

significato fisico del coefficiente di attrito volvente

Lo spostamento rispetto all’asse del centro è proprio il coefficiente di attrito volvente che ha appunto le dimensioni di una lunghezza.

Più è elevato tale coefficiente più la normale risulterà spostata rispetto al centro e quindi la coppia che si oppone al verso di rotolamento sarà maggiore.

Spiegazione del fenomeno

Il fenomeno della comparsa di questo tipo di attrito è dovuta al fatto che il corpo non poggia solo su un punto del basamento ma in realtà il punto di appoggio va pensato come una serie di forze distribuite lungo un arco simmetrico che generano una deformazione seppure elastica ma impercettibile:

Non appena il corpo rotola tale distribuzione di forme diventa asimmetrica generando lo spostamento della normale come detto sopra:

coefficiente di attrito volvente e rotolamento

Esercizio

Una sfera di raggio 40 cm sta rotolando su di un piano orizzontale con velocità costante.

Ad essa è applicata una forza di modulo 2 N anch’essa orizzontale.

Sapendo che la normale è di 250 N calcolare il coefficiente di attrito volvente.

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: calcolo del coefficiente di attrito volvente.

Esercizio sull'attrito volvente

Un’automobile procede ad una velocità pari a 27 m/s, quando viene lasciata in folle cioè senza marcia inserita.

Il coefficiente di attrito volvente tra i pneumatici di un’automobile e l’asfalto è di 0,5.

Se non interviene alcuna altra forza calcolare a quale accelerazione sarà soggetta l’automobile.

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: esercizio sull'attrito volvente.

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