L’attrito statico è una forza che si oppone al movimento relativo tra due superfici a contatto. Si manifesta quando si cerca di spostare un oggetto che è fermo su una superficie, come ad esempio una scatola su un tavolo. L’attrito statico si oppone alla forza applicata sull’oggetto, fino a un certo limite. Se la forza applicata supera il limite di attrito statico, l’oggetto inizia a muoversi e l’attrito statico diventa attrito dinamico.
Il limite di attrito statico dipende da due fattori: la forza normale e il coefficiente di attrito statico. La forza normale è la forza perpendicolare alla superficie che tiene premuto l’oggetto, come ad esempio il peso. Il coefficiente di attrito statico è una quantità adimensionale che dipende dalla natura delle superfici a contatto e dal loro grado di ruvidità. Più le superfici sono ruvide, più il coefficiente di attrito statico è alto.
La formula per calcolare il limite di attrito statico è:
Fs = ks * N
dove Fs è il limite di attrito statico, ks è il coefficiente di attrito statico e N è la forza normale.
Ad esempio, se una scatola ha una massa di 10 kg e poggia su un tavolo con un coefficiente di attrito statico di 0.5, il limite di attrito statico sarà:
Fs = 0.5 * 10 * 9.81
Fs = 49.05 N
Questo significa che per far muovere la scatola bisogna applicare una forza maggiore di 49.05 N.
L’attrito statico è un fenomeno importante da conoscere in fisica, perché influisce sulle condizioni di equilibrio e di moto dei corpi. Inoltre, ha molte applicazioni pratiche, come ad esempio nel camminare, nel frenare o nell’arrampicarsi.
Esercizi sull’attrito statico
Un corpo di peso pari a 1,7 kN soggetto ad una forza orizzontale inizia il suo movimento quando tale forza è pari a 3,4 ∙ 102 N. Determinare il coefficiente di attrito radente statico.
Soluzione: Per risolvere questo esercizio, dobbiamo applicare la seconda legge della dinamica lungo l’asse orizzontale. Poiché il corpo è in quiete fino a quando la forza orizzontale non raggiunge il valore critico di 3,4 ∙ 102 N, possiamo scrivere che:
F – Fa = 0
dove F è la forza orizzontale e Fa è la forza di attrito statico. Inoltre, sappiamo che:
F = ks * N
dove ks è il coefficiente di attrito statico e N è la forza normale. Poiché il corpo è appoggiato su un piano orizzontale, la forza normale è uguale al peso del corpo:
N = P = 1,7 * 103 N
Sostituendo questi valori nella prima equazione, otteniamo:
3,4 ∙ 102 – ks ∙ 1,7 ∙ 103 = 0
Da cui possiamo ricavare il coefficiente di attrito statico massimo:
ks = (3,4 ∙ 102) / (1,7 ∙ 103) = 0,2
Da risolvere da soli: Un blocco del peso di 100 Newton è posto staticamente su una superficie scabra orizzontale caratterizzata da un coefficiente di attrito statico pari a 0,5. Calcolare la forza minima necessaria per far scivolare il blocco.