L'attrito (o forza d'attrito) è la forza che si esercita tra due superfici a contatto tra loro e si oppone al loro moto relativo. La forza d'attrito che si manifesta tra superfici in quiete tra loro è detta di attrito statico, tra superfici in moto relativo si parla invece di attrito dinamico.

Secondo l'interpretazione classica, esistono tre diversi tipi di attrito:

• attrito radente: dovuto allo strisciamento, che avviene su superfici piane;
• attrito volvente: dovuto al rotolamento, che avviene su superfici curve;
• attrito del mezzo: relativo a un corpo immerso in un fluido.

Attrito radente

Si esercita tra corpi solidi in mutuo contatto ed è espresso dalla formula:

$\{F\}\_\{r\}\; =\; \{\backslash mu\_r\}\; \backslash cdot\; \{F\}\_\{\backslash perp\}$ (1)

dove F_r è la forza di attrito radente, $\backslash mu\_r$ il coefficiente di attrito radente e $\{F\}\_\{\backslash perp\}$ la componente perpendicolare al piano di appoggio della risultante delle forze agenti sul corpo. Per un corpo appoggiato su un piano orizzontale $\{F\}\_\{\backslash perp\}$ è semplicemente uguale a F_p , forza peso del corpo; per un corpo appoggiato su un piano inclinato di un angolo $\backslash alpha$ rispetto all'orizzontale risulta invece $\{F\}\_\{\backslash perp\}\; =\; \{F\}\_\{p\}\; cos\; \backslash alpha$

Il coefficiente d'attrito è una grandezza adimensionale e dipende dai materiali delle due superfici a contatto e dal modo in cui sono state lavorate. Il coefficiente di attrito statico µ_rs è sempre maggiore o uguale al coefficiente d'attrito dinamico µ_rd per le medesime superfici. Dal punto di vista microscopico, esso è dovuto alle forze di interazione tra gli atomi dei materiali a contatto.

La forza di attrito definita dall'eq. (1) rappresenta la forza di attrito massima che si manifesta nel contatto tra due superfici. Se la forza di motrice F_m è minore di µ_rs F_p, allora l'attrito è pari a F_m e il corpo non si muove; se F_m supera µ_rsF_p, il corpo inizia a muoversi; per valori di F_m ancora maggiori, l'attrito (dinamico) è sempre costante e pari a µ_rd F_p.

Attrito volvente

L'attrito volvente si presenta quando un corpo cilindrico o una ruota rotola senza strisciare su una determinata superficie. Il rotolamento è reso possibile dalla presenza di attrito radente tra la ruota e il terreno; se questo attrito non ci fosse, o fosse minimo (come nel caso di un terreno ghiacciato), la ruota striscerebbe senza riuscire a rotolare.

Se si applica un momento alla ruota, essa inizia a rotolare senza strisciare fintanto che il momento applicato è minore di $R\; \backslash cdot\; \backslash mu\_\{rs\}\; \backslash cdot\; F\_p$, dove R è il raggio della ruota. Se il momento supera questo valore, la forza motrice applicata alla superficie della ruota supera l'attrito statico massimo e la ruota slitta mentre rotola; è la classica "sgommata" ottenuta accelerando da fermi in modo repentino.

L'attrito volvente è determinato soprattutto dall'attrito sull'asse di rotazione della ruota e dall'area di contatto tra la ruota e il terreno; è espresso da un'equazione simile alla (1),

$\{F\}\_\{v\}\; =\; \{\backslash mu\_v\}\; \backslash cdot\; \{F\}\_\{\backslash perp\}$ (2)

Attrito di un mezzo fluido

Quando un corpo si muove all'interno di un fluido (liquido o gas) è soggetto ad una forza di attrito dovuta all'interazione del corpo con le molecole del fluido.
Se il corpo si muove a bassa velocità, così che il flusso attorno ad esso possa essere considerato laminare, allora la forza di attrito è proporzionale alla velocità del corpo nel fluido; nel caso di una sfera, la forza di attrito è data in questo caso dalla legge di Stokes,

$\{F\}\_\{a\}\; =\; 6\; \{\backslash pi\}\; \backslash cdot\; \{\backslash eta\}\; \backslash cdot\{r\}\; \backslash cdot\{v\}$ (3)

essendo η la viscosità del fluido, r il raggio della sfera e v la sua velocità.

L'equazione (3) è valida se il flusso è laminare e non turbolento, ovvero quando il numero di Reynolds è minore di 2000-2300. In tale caso l'attrito è dovuto soprattutto alla viscosità. Per una sfera di 1 cm di raggio, il flusso è laminare se la sua velocità è minore di 0.2 m/sec in acqua e di 3 m/sec in aria (alla pressione di un'atmosfera). Se la velocità del corpo è superiore, il moto inizia a diventare turbolento e l'attrito (che diventa molto più grande) è soprattutto causato dalla dispersione di energia nei vortici del fluido. In tale caso è possibile approssimare la forza di attrito con la formula

$\{F\}\_\{a\}\; =\; \backslash frac\; \{1\}\{2\}\; \{c\}\_\{x\}\; \backslash cdot\; \{\backslash rho\}\; \backslash cdot\{S\}\; \backslash cdot\{v\}^\{2\}$ (4)

essendo ρ la densità del fluido, S l'area della sezione frontale del corpo e c_x un coefficiente aerodinamico di resistenza (adimensionale) che tiene conto della forma e del profilo del corpo in moto nel fluido. I valori di c_x riportati per una sfera variano tra 0.4 e 0.5, mentre può assumere valori maggiori di 1 per oggetti di forma irregolare. Per un profilo alare c_x può anche essere significativamente minore di 0.1.

Fisica

Триене | Fricció | Tření | Friktion | Reibung | Friction | Fricción | Kitka | Frottement | חיכוך | Gesek | 摩擦 | 마찰력 | Wrijving | Tarcie (pojęcie fizyczne) | Atrito | Трение | Friction | Trenje | Friktion | Ma sát | 摩擦力