Il coefficiente di attrito radente statico
Categoria: FISICA | FORZE | FORZA ATTRITO
Testo del quesito
Il coefficiente di attrito radente statico tra una cassapanca di legno di massa 56 kg e il pavimento è 0,27. Quanto vale il modulo della forza minima necessaria per mettere in movimento la cassapanca?
Introduzione all'Argomento
1) Forze
Le forze occupano una posizione particolarmente rilevante nella fisica, in quanto fungono da tramite tra la matematica e il mondo fisico che ci circonda. Esse non solo catalizzano il cambiamento, modellando il dinamismo e la struttura delle particelle, ma incarnano anche il fulcro attraverso il quale si snodano interazioni fondamentali, dall’attrazione gravitazionale alla forza elettromagnetica. Nello studio delle forze ci imbattiamo in concetti di causa ed effetto, azione e reazione, esplorando le leggi che governano il moto e studiando i meccanismi invisibili che regolano le particelle.
2) Forza attrito
In questa lezione, ci addentreremo nel fenomeno della forza d’attrito, un aspetto quotidiano che sperimentiamo ogni volta che muoviamo oggetti su una superficie. La forza d’attrito è quella forza che si oppone al movimento relativo tra due superfici a contatto, come ad esempio una slitta che scivola lungo una collina o una tazza che viene spinta sul tavolo. La sua origine risiede nelle microscopiche irregolarità presenti sulle superfici, che tendono a “agganciarsi” l’una all’altra, ostacolando il movimento. Distinguiamo principalmente tre tipi di attrito: l’attrito statico, dinamico e viscoso.
Risoluzione – Il coefficiente di attrito radente statico
Concetti chiave utilizzati e spiegazione:
1. Forza Peso:
La forza peso è la forza con cui il pianeta Terra attrae un corpo verso di essa. Questa forza è sempre diretta verso il centro della Terra. La formula per calcolare la forza peso è:
\[ F_{p} = mg \]
dove \( m \) è la massa del corpo e \( g \) è l’accelerazione di gravità.
2. Forza di Attrito:
La forza di attrito statico è quella che impedisce a un corpo di iniziare a muoversi. La formula per calcolare la forza di attrito statico massima è:
\[ F_{att} = \mu F_{\perp} \]
dove \( \mu \) è il coefficiente di attrito statico e \( F_{\perp} \) è la forza perpendicolare alla superficie. Nel nostro caso, la forza perpendicolare è semplicemente la forza peso, poiché non ci sono altre forze verticali in gioco.
Dati dell’esercizio:
– Massa della cassapanca, \( m \) = 56 kg
– Accelerazione di gravità, \( g \) = \( 9,81 \frac{m}{s^2} \) (dato fornito)
– Coefficiente di attrito statico, \( \mu \) = 0,27
Passaggi della risoluzione:
1. Calcoliamo la forza peso \( F_{p} \) della cassapanca utilizzando la formula \( F_{p} = mg \).
\[ F_{p} = 56 \, \text{kg} \times 9.81 \, \frac{\text{m}}{\text{s}^2} = 549.4 \, \text{N} \]
2. Calcoliamo la forza di attrito statico massima \( F_{att} \) utilizzando la formula:
\[ F_{att} = \mu F_{\perp} \]
Dove \( F_{\perp} \) è la forza perpendicolare, che in questo caso è uguale alla forza peso \( F_{p} \).
\[ F_{att} = 0.27 \times 549.4 \, \text{N} = 148.338 \, \text{N} \]
Risultato:
La forza minima necessaria per mettere in movimento la cassapanca è uguale alla forza di attrito statico massima, che è \( F_{att} = 148.338 \, \text{N} \).
Spiegazione:
Per mettere in movimento la cassapanca, è necessario applicare una forza che superi la forza di attrito statico tra la cassapanca e il pavimento. Questa forza di attrito statico è determinata dal coefficiente di attrito statico e dalla forza con cui la cassapanca preme sul pavimento (che è uguale al suo peso). Pertanto, la forza minima necessaria per iniziare a muovere la cassapanca è di \( 148.338 \, \text{N} \).
