Che cos’è l’attrito scorrevole?

L’attrito è la forza che resiste al movimento di una superficie su un’altra. Quando una superficie si muove rispetto all’altra, l’attrito è “cinetico” – attrito radente. Al contrario, se le superfici non si muovono – o sono ferme – l’una rispetto all’altra, l’attrito è statico. Per l’attrito statico, se la forza totale applicata su un oggetto è “F” e la forza resistente dall’attrito è “f”, allora esiste un coefficiente, μs, tale che f = μs × F. Se F diventa maggiore di f, l’attrito statico lascia il posto all’attrito radente e l’espressione matematica diventa f = μk × F, dove μk è il coefficiente di attrito cinetico, o strisciante.

Si noti che le equazioni per l’attrito non contengono termini facilmente identificabili con le cause dell’attrito. Ciò è dovuto all’ampia variazione nei fenomeni che aumentano l’attrito. Questi includono interazioni superficiali risultanti da “adesione”, “aratura” e “deformazione dell’asperità”. L’adesione si riferisce alla componente dell’attrito radente che risulta dall’attrazione elettrostatica degli atomi. Le forze di natura adesiva tra due superfici possono essere deboli, come nel caso delle superfici rivestite di Teflon® o oliate, o piuttosto forti, essenzialmente infinite, nel caso di adesivi potenti.

Due superfici per lo più intatte hanno imperfezioni – una rugosità o durezza della superficie – chiamate asperità. Questi possono interbloccarsi almeno brevemente. Esistono due meccanismi che consentono ancora a tali superfici di muoversi l’una rispetto all’altra, sperimentando attrito radente, senza fermarsi. Uno di questi è la deformazione plastica, per cui l’ostruzione viene temporaneamente spinta da parte. L’altro è l’aratura, che è dove una caratteristica della superficie spazza via l’imperfezione dell’altra superficie, proprio come l’aratro di un contadino scava via la terra sotto la sua lama, permettendo il movimento.

Una volta che due superfici a riposo vincono la forza di attrito statico, si impegnano in attrito radente. Questo rimane il caso finché le superfici sono in contatto e la forza rimane abbastanza grande per continuare l’azione. Per la maggior parte delle applicazioni reali, la forza dell’attrito statico appena prima dell’inizio del movimento è maggiore di quella sperimentata durante l’attrito radente. È stato riscontrato, tuttavia, che se le imperfezioni superficiali vengono accuratamente minimizzate, il livello di forza che deve essere raggiunto per avviare l’attrito radente è circa lo stesso di quello richiesto per mantenerlo.

Ci sono altre forze all’opera che potrebbero essere viste come simili all’attrito radente in un certo senso. Ad esempio, un campo magnetico è in grado di produrre quella che può essere considerata una sorta di “attrito” in una dinamo. Ne risulta un piccolo componente di frenatura magnetica. Questo è solitamente classificato come “smorzamento magnetico” piuttosto che come attrito radente.