Curiosità sull'attrito statico

[francogo]

Ciao a tutti.

Volevo fare una domanda... non ho ben capito perché l'attrito statico sia la causa di due moti:
1)il nostro camminare
2)il moto circolare uniforme di un'auto in curva

Noi camminiamo grazie al 3° principio. Applicando una forza contro la terra questa ci risponde con una forza di reazione uguale e opposta che ci spinge in avanti. E fino a qui non c'è nessun problema.
Poi il mio libro dice che questa forza di reazione altro non è che la forza di attrito statico, di aderenza delle scarpe al suolo che si oppone al moto all'indietro facendoci muovere in avanti. Perché? E perché proprio quello statico.


Poi, per quanto riguarda un' auto in curva. Il libro dice che la forza centripeta che permette il moto circolare uniforme è la forza di attrito statico tra la strada e le gomme dell'auto. Perché? Qui non ho capito assolutamente nulla.

Grazie mille.

[LuckyLarry]

Prova a riflettere su cosa accadrebbe se non ci fosse attrito.

Hai mai provato a camminare sul ghiaccio?
Che cosa succede ad una macchina che mentre percorre una curva passa su una lastra di ghiaccio?

Sul ghiaccio l'attrito e quasi nullo.

Perché l'attrito statico e non quello dinamico, beh se la macchina cominciasse a scarrocciare in curva avresti attrito dinamico.

[francogo]

Prova a riflettere su cosa accadrebbe se non ci fosse attrito.

Hai mai provato a camminare sul ghiaccio?
Che cosa succede ad una macchina che mentre percorre una curva passa su una lastra di ghiaccio?

Sul ghiaccio l'attrito e quasi nullo.

Perché l'attrito statico e non quello dinamico, beh se la macchina cominciasse a scarrocciare in curva avresti attrito dinamico.

Avevo capito che l'attrito statico evita lo slittamento dell'auto in direzione radiale. Ma è il verso del vettore dell'attrito che non riesco ad intuire. Cioè il mio buon senso mi direbbe che è rivolto verso il centro della curva perché evita lo slittamento delle gomme verso l'esterno. Ma in teoria non dovrebbe evitare lo slittamento anche verso l'interno. Non lo capisco...

[francogo]

Anche perché alla fine dovrebbe evitare che si sposti in entrambi i sensi. Però ciò non concorda con quello che avviene realmente.

[navigatore]

Il buon senso ti suggerisce che la forza di attrito statico, esercitata dalla strada sulle gomme dell'auto, è diretta verso il centro di curvatura. E il buon senso ha ragione.

Per curvare, per esempio a destra, c'è bisogno che l'auto, dotata di una certa velocità $\vecv$ mentre va diritta (nota che considero la velocità come vettore, quale in effetti è), sia messa su una traiettoria, che supponiamo circolare, che abbia il centro a destra, giusto? Quindi la velocità vettoriale, se pure rimane costante come modulo, non sarà più costante in direzione: il vettore $\vecv$ deve curvare verso destra.
E chi la mette su questa traiettoria? Una forza, la forza centripeta (punto di vista di un osservatore inerziale esterno, fermo in strada, che vede l'auto curvare a destra).
E la forza centripeta è data, nel caso in cui la strada sia perfettamente in piano, dalla aderenza tra pneumatici e ruote (se la strada è sopraelevata dalla parte dell'estradosso, c'è una parte della forza centripeta dovuta alla sopra-elevazione. Ma tralasciamo questo caso).
Perciò l'auto entra in curva, e se l'aderenza è sufficiente ci rimane, fin quando l'autista non raddrizza il volante perché la curva è finita e bisogna continuare dritto.

Ma supponi che disgraziatamente proprio nella curva ci sia una grossa macchia d'olio, che improvvisamente riduce moltissimo o addirittura annulla completamente l'aderenza tra gomme e strada. La forza centripeta allora si azzera quasi del tutto, e l'auto continua a muoversi lungo la linea retta tangente alla curva in quel punto dove è venuta meno l'aderenza.
Ti torna?

Tu dici : la $F_c$ dovrebbe impedire anche lo slittamento verso l'interno. Ma pensaci bene. L'auto in curva non potrà mai slittare verso l'interno della curva. L'auto, senza forza centripeta, se ne va "per la tangente", come abbiamo appena detto.
Pensa a una pietra legata con uno spago, che fai roteare. È la stessa situazione. Ma ora la forza centripeta è esercitata dallo spago teso. Se si rompe il filo, la pietra prosegue in linea retta lungo la tangente alla circonferenza nel punto in cui è avvenuta la rottura.

[francogo]

Grazie mille.