Esperimento di Fisica

Attrito radente dinamico

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Luciano Troilo, Creato con GeoGebra

MISURE

NOTA:

Il bottone "attrito" genera un valore del coefficiente d'attrito casuale
Il bottone "Reset riporta la simulazione allo stato iniziale
 

1) misura della forza d'attrito radente dinamico

Tirare la molla fino a quando il cubo non comincia a muoversi. Il cubo si fermerà quando l'attrito radente dinamico fad è appena inferiore alla forza esercitata dalla molla fm:

fad <= fm

Dalla legge di Hooke

fm = k Δl

dove k è il coefficiente elastico e Δl è l'allungamento della molla (non la lunghezza della molla)

fad= k Δl

Per k usare il valore 1.57 N/cm con un errore percentuale del 2%

L'acqua è misurata in litri (dm3) con un errore percentuale del 1%

Ripetere la prova diverse volte e prendere per Δl  il valore medio di quelli misurati
 
ESEMPIO
Caratteristiche del contenitore:
lato di base: 15 cm
riempito con 2 litri d'acqua
Tiro lentamente la molla fino a quando il contenitore comincia a muoversi e leggo il valore  Δl dell'allungamento della molla dopo che il contenitore si è fermato.
Ripeto la misura 5 volte, ottenendo i seguenti valori
Δl: 6.25 cm, 6.35cm, 6.30cm, 6.35cm, 6,25cm.
Valore medio: 6.30cm (risultato approssimato a 3 cifre significative)
Errore assoluto:  +/- 0.05cm(1)
Errore relativo percentuale: 0.8% (2)
Quindi calcolo:
fad=k Δl =1.57N/cm*6.30cm=9.9N +/- 3% (3)
 
NOTE
1) Quando il numero delle misure <10 si può valutare l'errore assoluto : +/- dispersione/2
dove: dispersione = valore massimo - valore minimo delle misure
2) errore percentuale = errore assoluto x 100 diviso il valore medio della grandezza misurata. Gli errori si approssimano per eccesso.
3) poiché la forza d'attrito radente è calcolata moltiplicando due valori affetti da errori, il risultato fad è affetto da un errore percentuale pari alla somma degli errori percentuali del coefficiente elastico 2% e dell'allungamento della molla 0.8%
 

2) Misura del coefficiente d'attrito dinamico μd

Il coefficiente d'attrito dinamico è il rapporto fra la forza d'attrito dinamico e la forza che agisce perpendicolarmente al piano d'appoggio.

μd=fad/fp

dove fad è la forza d'attrito misurata come sopra e fp è la forza peso espressa in Newton (poiché il piano d'appoggio è orizzontale)
fp = volume (dm3) x densità(kg/dm3) x g (m/sec2)
densità dell'acqua: 1 kg/dm3
Quindi fp in N si calcola moltiplicando il valore del volume in dm3 x 9.8 (1 litro = 1dm3)
 
ESEMPIO
Riprendiamo i dati dell'esempio precedente
fad=19,9N +/- 3%
fp = litri x 9.8
fp=2 x 9.8 = 19,6N +/- 1%
μd=fad/fp=9.9N/19.6N= 0.5 +/-4%

 

Ripetere la prova cambiando la superficie di contatto e il volume dell'acqua nel recipiente

 

TEORIA

Forza di attrito radente dinamico

E' la forza minima necessaria a mantenere in movimento un corpo (1)
L'attrito dinamico è sempre inferiore o uguale all'attrito statico.
Non dipende dalla superficie del corpo in contatto con la superficie di scorrimento
E' proporzionale alla forza fp esercitata dal corpo perpendicolarmente alla superficie di scorrimento. Nel caso di un piano orizzontale la forza corrisponde alla forza peso:  fad = μd fp
 
NOTE
1) Secondo il primo principio della dinamica se su di un corpo non agisce alcuna forza, o la somma (vettoriale!) di tutte le forze agenti su di esso è uguale a zero, il corpo in questione resta fermo oppure mantiene il suo stato di moto rettilineo uniforme all’infinito.
Perciò se noi manteniamo in tensione la molla in modo tale che il corpo si muova con velocità costante avremo fad = fm

 

ESERCIZI

Alcuni problemi

 

FINE

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