L’attrito di Coulomb è una quantificazione semplificata della forza di attrito che esiste tra due superfici asciutte in contatto tra loro. Tutti i calcoli dell’attrito sono approssimazioni e questa misurazione, sviluppata nel 1785 da Charles-Augustin de Coulomb come perfezionamento del modello classico di Leonardo da Vinci, dipende solo dai principi fondamentali del movimento. Si presuppone che le superfici di contatto siano abbastanza uniformi e che il coefficiente di attrito che deve essere superato per l’inizio del movimento sia ben stabilito per i materiali a contatto. Tiene conto anche della forza normale che coinvolge l’attrazione gravitazionale, sia in movimento orizzontale diretto alla forza normale o in un’inclinazione vettoriale.
I calcoli di ingegneria meccanica utilizzano spesso formule di attrito di Coulomb per la loro semplicità e possono essere adattate per adattarsi all’attrito statico di corpi non in movimento o all’attrito cinetico di corpi che scorrono l’uno contro l’altro. Questo modello presuppone che i materiali siano solidi rigidi, senza lubrificanti o altri liquidi o gas tra di loro. Sebbene la legge di attrito di Coulomb funzioni bene con questi materiali, in cui sono coinvolti composti semi-morbidi come la gomma o superfici metalliche lucidate, i calcoli sono meno accurati.
Guillaume Amontons, un inventore francese, perfezionò i calcoli di attrito di Leonardo da Vinci nel 1699 e Coulomb usò questo per basare la sua comprensione dell’attrito. Per le superfici asciutte si applicano tre regole fisiche, le prime due note come leggi di Amonton e la terza come legge di Coulomb. I primi due affermano che la forza di attrito è direttamente proporzionale al carico ed è indipendente dall’area visibile di contatto tra i materiali. La legge di Coulomb afferma che l’attrito cinetico dei corpi in movimento è indipendente dall’effettiva velocità di scorrimento dei corpi.
Il coefficiente di attrito di Coulomb è una forza statica leggermente superiore alla forza motrice quando due materiali sono a riposo mentre sono in contatto l’uno con l’altro. Questo coefficiente di attrito è ben noto per molti materiali semplici e puri ed è dato come numero senza unità. Per superfici asciutte, il coefficiente di attrito per legno contro calcestruzzo è 0.62, per polistirene contro acciaio da 0.3 a 0.35 e per acciaio contro Teflon® di 0.04. Questi numeri vengono utilizzati per calcolare la forza necessaria per superare l’attrito statico, nota come forza di attrito, moltiplicando il coefficiente di attrito per la forza normale. La forza normale è la massa dei materiali moltiplicata per l’attrazione gravitazionale, con i calcoli vettoriali aggiunti se le due superfici si muovono su o giù per un’inclinazione contro l’attrazione gravitazionale, o verso di essa.
Lo smorzamento per attrito di Coulomb è l’effetto dell’attrito sempre opposto alla direzione del movimento. È espresso come il rilascio di energia termica tra le superfici, che riduce l’energia cinetica netta del movimento. La coppia di attrito di Coulomb coinvolge le forze di rotazione quando due materiali non si muovono in modo lineare mentre sono in contatto, ed è un altro esempio di dove le formule di base sono incorporate in calcoli più complessi dell’effettivo attrito in atto. Questi calcoli prendono le formule di Coulomb e si espandono su di esse per includere una varietà di ambienti di attrito, tra cui l’attrito del fluido viscoso, l’attrito interno nei materiali in cui avviene la deformazione e altro ancora.