In condizioni terrestri, qualsiasi corpo in movimento (oin movimento) entrano in contatto con la sostanza dell'ambiente o con altri corpi. In questo caso, sorgono forze che resistono al loro movimento. Queste forze sono chiamate forze di attrito, trasferiscono parte dell'energia meccanica del movimento in energia interna, che è accompagnata dal riscaldamento dei corpi e dell'ambiente.
L'attrito può essere esterno e interno. Interna (altrimenti chiamata viscosità) è la comparsa di una forza tangenziale tra gli strati mobili di liquido o gas, che impedisce questo movimento.
Al contrario, l'attrito esterno sorge inpunti di contatto dei solidi sotto forma di una forza tangenziale alla loro superficie e che ne ostacola il movimento reciproco. A sua volta, è suddiviso in statico (attrito statico) e cinematico. L'attrito statico si manifesta quando si cerca di spostare un corpo fermo rispetto a un altro. La cinematica esiste tra corpi in movimento in contatto tra loro. L'attrito esterno può essere diviso in attrito radente e attrito volvente.
Qual è il significato fisico dell'attrito?È buono o cattivo? A prima vista, l'attrito ci ostacola solo: parti di meccanismi, pneumatici di automobili si consumano, suole di stivali vengono cancellate, ecc. E la creazione di una macchina per il moto perpetuo è impossibile solo per questo motivo. Ma diamo un'occhiata più da vicino. L'attrito scomparirà: non possiamo né camminare, né sfogliare un libro, né spostare un'auto da un luogo, né fermarne una in movimento. Un numero enorme di fenomeni fisici nel mondo si basa sull'attrito. Le due principali conquiste dell'umanità, che hanno determinato lo sviluppo della civiltà - la produzione del fuoco e l'invenzione della ruota - sarebbero state impossibili senza di essa.
Questo fenomeno si basa sull'irregolarità di qualsiasi corpo:a contatto, le tacche dell'uno si aggrappano sempre alla ruvidità dell'altro. Per superfici perfettamente lisce (ad esempio, accuratamente lucidate) strettamente adiacenti l'una all'altra, si applicano le leggi dell'attrito molecolare, basate sull'attrazione reciproca delle molecole.
La scienza della tribologia studia l'attrito.Nel 1781, il fisico francese C. Coulomb formulò le leggi fondamentali dell'attrito a secco. Sperimentalmente, lo scienziato ha scoperto che la forza di attrito F che si verifica durante lo scorrimento è direttamente proporzionale alla forza N della normale pressione che agisce sul corpo. Questa dipendenza si presenta così:
N: F = k ∙ N;
dove la quantità k è il coefficiente di attrito (coefficienteproporzionalità). Il suo valore è stato calcolato come segue: il corpo è stato posto su un piano inclinato e, cambiando l'angolo di inclinazione, è stato ottenuto il suo movimento uniforme. In questo caso, la forza di attrito F era uguale alla forza motrice P:
F = P ∙ sin a;
La grandezza della forza N (forza di pressione normale) è uguale aP ∙ cos a; quindi k = tg a. Il coefficiente di attrito da qui è la tangente dell'angolo di inclinazione della superficie lungo la quale il corpo scorre uniformemente, cioè con una velocità costante.
In pratica, il suo valore può essere calcolatosolo approssimativamente. Le superfici dei corpi, di regola, sono contaminate in un modo o nell'altro, hanno ossidi, ruggine e altre inclusioni. Il coefficiente di attrito, determinato a coppie per combinazioni di materiali diversi mediante esperimenti, viene inserito in apposite tabelle di consultazione.
Quando si rotola, si crea attrito perchéla ruota in movimento viene leggermente premuta sulla superficie stradale, cioè è costretta a superare un piccolo dosso. Più dura è la strada, minore è questo dosso e minore è la forza di attrito. Il suo valore è calcolato in questo caso dalla formula: F = k ∙ N / r, in cui r è il valore del raggio della ruota. Di conseguenza, il coefficiente di attrito volvente ha la dimensione dell'estensione. Di solito è espresso in centimetri, in contrasto con il coefficiente di attrito radente, che è una quantità adimensionale.
Come accennato in precedenza, l'internol'attrito esiste non solo per i solidi, ma anche per i liquidi. In idraulica, è spesso necessario calcolare le perdite energetiche specifiche dei sistemi idraulici che si verificano nelle tubazioni. Sono di due tipi: perdite di lunghezza che si verificano in tubi rettilinei con flusso uniforme e perdite locali, la cui causa è la deformazione del flusso dovuta a un cambiamento nella forma del canale (restringimento, espansione, spire). La perdita idraulica viene calcolata utilizzando un valore simile chiamato "coefficiente di attrito idraulico".
