L’attrito dinamico è una forza che si oppone al movimento di un corpo che scivola su una superficie. Si tratta di un fenomeno fisico che dipende dalle caratteristiche dei materiali a contatto e dalla forza normale che li preme l’uno contro l’altro.
L’attrito dinamico si manifesta quando il corpo inizia a muoversi sulla superficie, superando la forza di attrito statico che lo teneva fermo. La forza di attrito dinamico è sempre minore o uguale alla forza di attrito statico, e quindi il corpo ha bisogno di una forza maggiore per iniziare a muoversi che per mantenere il movimento.
La formula dell’attrito dinamico è la seguente:
Fd = kd ∙ N
dove Fd è la forza di attrito dinamico, kd è il coefficiente di attrito dinamico e N è la forza normale.
Il coefficiente di attrito dinamico è una costante adimensionale che dipende dai materiali a contatto e dallo stato delle loro superfici. Più le superfici sono ruvide e aderenti, più il coefficiente di attrito dinamico è alto. Il coefficiente di attrito dinamico non dipende invece dall’area di contatto tra i corpi, né dalla velocità relativa tra essi.
La forza normale è la componente perpendicolare alla superficie della risultante delle forze che agiscono sul corpo. In genere, se il corpo non è soggetto ad altre forze verticali, la forza normale è uguale alla forza peso del corpo.
Per calcolare la forza di attrito dinamico bisogna quindi conoscere il coefficiente di attrito dinamico e la forza normale. Il coefficiente di attrito dinamico si può ricavare da tabelle sperimentali o da misure dirette. La forza normale si può calcolare applicando la seconda legge della dinamica al corpo.
Esempio: Un blocco di massa 2 kg scivola su un piano inclinato di 30° rispetto all’orizzontale. Il coefficiente di attrito dinamico tra il blocco e il piano è 0,2. Qual è la forza di attrito dinamico che agisce sul blocco?
Soluzione: Prima di tutto, dobbiamo trovare la componente della forza gravitazionale che agisce lungo la superficie inclinata. “S” è l’angolo tra la forza gravitazionale e la perpendicolare al piano, che è di 60° in questo caso dato dalla differenza tra la somma degli angoli interni del triangolo e la somma dell’angolo retto e l’altro angolo.
Fg = mg (forza gravitazionale)
Fg // = Fg sin S = (2 kg) (9,81 m/s^2) sin 60° = 16,99 N
La forza di attrito dinamico è data da:
Fd = kd ∙ N
dove kd è il coefficiente di attrito dinamico e Fd è la forza normale, che è uguale alla componente della forza gravitazionale perpendicolare alla superficie inclinata.
Fd = Fg cos S = (2 kg) (9,81 m/s^2) cos 60° = 9,81 N
Fd = (0,2) (9,81 N) = 1,96 N
Quindi la forza di attrito dinamico che agisce sul blocco è di 1,96 N.