Attrito Statico e Attrito Dinamico

Esercitazione 2 Sviluppare una applicazione in Working Model 2D che mostri il fenomeno del passaggio da attrito statico ad attrito dinamico.

RICHIAMI TEORICI Il valore della forza di attrito coulombiano è dato dalla relazione:

dove, nel caso in esame, la forza normale coincide con la forza peso:

Il valore del coefficiente coefficiente di attrito quale si trova il corpo:

assume valori diversi a seconda della della condizione di moto nella

ad una condizione di stasi corrisponde il coefficiente di attrito statico S; ad una condizione di moto corrisponde il coefficiente di attrito dinamico

D.

Solitamente, a prescindere dal tipo di materiale, risulta essere:

e ciò comporta un valore della forza di attrito più elevato in una situazione di stasi rispetto ad una di movimento.

MODELLO Il modello per studiare il fenomeno è piuttosto semplice: si pone un corpo di forma parallelepipeda a contatto con il terreno e si governa il suo moto mediante un attuatore lineare:

Figura 2.1  –  Modello  Modello realizzato in ambiente Working Model®

Il moto viene generato da una forza con andamento lineare rispetto al tempo, ossia:

ed è applicata al corpo inizialmente fermo.

Con questo modello la differenza tra i due coefficienti di attrito verrà evidenziata dal particolare andamento che avrà la forza di attrito stessa durante la sua evoluzione nel tempo.

RISULTATI A simulazione avvenuta, il grafico della forza di attrito presenta un “salto” proprio in corrispondenza dell’istante in cui il corpo inizia a muoversi. Si noti che il modulo della forza es ercitata dall’attuatore cresce linearmente nel tempo per tutta la durata della simulazione:

Figura 2.2  –  Andamenti della forza esercitata dall ’attuatore e della forza d ’attrito in funzione del tempo

Il valore raggiunto dalla forza di attrito alla fine della condizione di stasi è di 24,5 N, mentre durante il moto rimane costantemente pari a 14,7 N: la r iduzione relativa è del 40%. Come previsto, il coefficiente di attrito dinamico è risultato inferiore a quello statico, inoltre si può osservare che: mentre l’attrito statico cresce linearmente al crescere della forza che causa il moto, l’attrito dinamico rimane costante al variare della stessa forza (purché essa mantenga un valore maggiore dell’attrito stesso); per mettere in moto un corpo soggetto ad attrito radente c’è la necessità di oltrepassare il massimo valore che può essere opposto dalla forza di attrito statico nonostante serva una forza di entità minore per mantenerlo in moto.