Esercitazione 4 Realizzare un’applicazione in Working Model che mostri il fenomeno detto “ stickstick-slip” .
DESCRIZIONE DEL FENOMENO FENOMENO Nello scorrimento relativo di due corpi dotati di elasticità in presenza di attrito si può manifestare un movimento costituito da fasi alterne di stasi ( stick ) e di moto (slip). La stasi è dovuta alla prevalenza pre valenza della forza di attrito su quella elastica: e lastica: in questa fase si accumula ener gia potenziale elastica che verrà liberata durante la fase di moto sotto forma di energia cinetica. Svariati fenomeni sono riconducibili allo stickslip:
il moto relativo tra arco e corda in un violino e la conseguente ge nerazione del suono; i caratteristici rumori derivanti dallo strisciamento di un gesso su una lavagna, di una sedia sul pavimento, di una spazzola tergicristallo sul vetro o delle pastiglie sul disco di un freno; moti franosi e valanghe; terremoti; numerose altre situazioni spesso presenti nei sistemi meccanici.
MODELLO E SIMULAZIONE Una semplice schematizzazione del fenomeno è data dal moto di strisciamento orizzontale di una massa su un piano in presenza di attrito. L’elasticità si può ottenere aggiungendo un altro corpo collegato al
primo mediante una molla.
Figura 4.1 – 4.1 – Modello Modello realizzato in Working Model® per lo studio dello stick-slip
I parametri inseriti nel modello sono riportati in Tabella 4.1.
Massa del Corpo 1
0,1 kg
Massa del Corpo 2
5 kg
Coefficiente di attrito statico tra Corpo 1 e piano di appoggio
0,4
Coefficiente di attrito dinamico tra Corpo 1 e piano di appoggio
0,3
Coefficiente di attrito statico tra Corpo 2 e piano di appoggio
0,5
Coefficiente di attrito dinamico tra Corpo 2 e piano di appoggio
0,4
Velocità dell'attuatore
0,5 m/s
Costante elastica della molla
9,5 N/m
Tabella 4.1 – Dati inseriti nel modello
Azionando l’attuatore a velocità costante si ottiene un andamento delle grandezze cinematiche
caratteristiche del blocco collegato alla molla (Corpo 2) che conferma quanto descritto in precedenza.
Figura 4.2 – Lunghezza, velocità dell’attuatore e posizione, velocità del Corpo 2 in funzione del tempo
Il grafico più interessante è quello della velocità: nelle fasi in cui il corpo più elastico presenta velocità nulla si ha un accumulo di energia elastica all’interno del corpo stesso (per questo motivo nel modello è prevista una molla);
quando la forza elastica supera quella di attrito si ha un avanzamento improvviso del corpo dotato di maggiore elasticità; il fenomeno è periodico.
