Viscosità o attrito interno

In liquidi

Attrito statico-dinamico

in solidiSchermo completo…cliccare se serve

Versare quantità equali di liquidi diversi su un piano orizzontale:osservare come si espandono :stessa velocità ?Versando liquido C e B quale comportamento prevedi?licca

Liquido ALiquido B

Liquido CLiquido A

Liquido BLiquido C

B più veloce di A….A più veloce di C…prevedibile B più veloce di C

Lastra di vetro

A

B

Due tavolette uguali poste su liquidi uguali e sollecitate da forzediverse si spostano con diversa velocità in funzione della

diversa forza applicataaumentando la forza aumenta anche la velocità

A

B

Due tavolette uguali poste su liquidi diversi e sollecitate da forzeuguali si spostano con diversa velocità in funzione della diversa

natura dei liquidi

A

B

Due tavolette con lo stesso peso ma diversa superficieposte su liquidi uguali e sollecitate da forze

uguali si spostano con diversa velocità in funzione della diversasuperficie dei corpi

A

B

Due tavolette con lo stesso peso e uguale superficieposte su liquidi uguali e sollecitate da forze

uguali si spostano con diversa velocità in funzione deldiverso spessore del liquido

più veloce con maggior spessore

Osservazioni:

la velocità di spostamento della tavoletta sulla superficie libera di un liquido

è proporzionale alla forza applicataè proporzionale allo spessore del fluido

dipende dalla natura del liquido è inversamente proporzionale alla superficie della tavoletta

V = k* F* H / S

Interpretazione del fenomeno:clicca

1

2

3

4

5

6

Ipotesi: lo strato superficiale 1 a contatto con la tavoletta la segue con la stessavelocità e risente di una forza frenante dovuta allo strato 2 sul quale fluisce:lo strato 2 viene sollecitato a muoversi seguendo lo strato1 e risulta frenatodallo strato 3 che lo segue rallentandolo:e così la azione di trascinamento e frenamento si ripete fino all’ultimo strato, più profondo; ove praticamente si ha la minima velocità o immobilità

A A AB

Vaso capillare,sottile

Riempire ampolle uguali,con liquidi diversi A e B:misurare tempo impiegatoper svuotarsi completamente;ripetere esperimento con liquido A a due diverse temperatura:come cambia tempo di svuotamento ? Viscosità ? clicca

30°C 50°C

Liquido A meno viscoso di liquido B : liquido A meno viscoso a 50°C

Attrito staticodi distaccodinamico

Pesi uguali – piano increspato e piano ben levigato- forza necessaria periniziare movimento,accelerazione, diversa:perché ?

a = F / massa

Le forze diverse applicate a masse uguali dovrebbero produrre diverse accelerazioni:invece osserviamo la stessa accelerazione:forse la forza maggiore deve prima vincere un’altra forza che si opponeal movimento :attrito …quindi Forza effettiva Fx = Forza – Attrito = F-A

F=100

F=80

Fx= F – A = 100-20=80

a = F / massa

F=100

Fx= F – A = 100-20=80

La forza applicata deve compiere un lavoro per vincere le resistenze oppostedalla rugosità delle superfici a contatto:deve sollevare tutto il peso secondola verticale e spostarlo in avanti:solo parte della forza applicata produce laaccelerazione sulla massa:e più grande è la massa da sollevare più grandesarà il lavoro da compiere per vincere la resistenza (aumenta attrito):minoresarà la residua forza che produce accelerazione…

Evidentemente la levigatezza delle superfici riducendole asperità riduce anche il lavoro per vincere le

resistenze: minore attrito

Un corpo con peso costante P appoggiato su una superficie orizzontalerimane fermo:la forza peso P produce una reazione da parte dell’appoggio

in senso opposto R: se applichiamo al corpo una forza F parallela allasuperficie , il corpo rimane fermo finchè la forza applicata non supera un

determinato valore:allora il corpo si mette in movimento, subisce unaaccelerazione:si ipotizza esistenza di una resistenza che si oppone al moto

che dovrebbe sempre comparire applicando una forza al corpo a = P/ma tale resistenza di assegna nome di forza di attrito

P

R

FA

F

A F

F

Un corpo con peso costante P appoggiato su una superficie orizzontalerimane fermo:la forza peso P produce una reazione da parte dell’appoggio

in senso opposto R: se applichiamo al corpo una forza F parallela allasuperficie , il corpo rimane fermo finchè la forza applicata non supera un

determinato valore:allora il corpo si mette in movimento, subisce unaaccelerazione:si ipotizza esistenza di una resistenza che si oppone al moto

che dovrebbe sempre comparire applicando una forza al corpo a = P/ma tale resistenza di assegna nome di forza di attrito

il corpo inizia il movimento solo se F > A

A F

F

A F

F

Provando con due corpi di peso diverso, a parità di altre condizioni, si osserva

che la forza da applicare ai corpi per ottenere una accelerazione , è diversa:( e quindi anche la forza di attrito da vincere):

risulta proporzionale alla pressioneesercitata perpendicolarmente alla superficie

(nel caso di orizzontalità , pesoe forza normale sono coincidenti): A = k*N

La F da applicare risulta leggermente superiore all’attrito A

P=100 P=80

F=10..A=9.9 F=8..A=7.9

A F

F

A F

F

Ripetendo la prova usando corpi dello stesso peso ma superfici di uguale o diversa natura

si osserva che l’attrito varia (maggiore se corpo e superficiesono della stessa natura)

varia inoltre se sono interposte sostanze lubrificanti(es.acqua, olio..)

varia inoltre in funzione della levigatezza delle superfici a contatto

Attrito = k*N K = attrito/NCome mai appare attrito e variabile con peso,natura,stato corpi?

P=100 P=100

F=10..A=9.9 F=9…A=8.9

A F

FF

Attrito = k*N K = attrito/NCome mai appare attrito e variabile con peso,natura,stato corpi?

Da notare che esiste un attrito di distacco superiore a quelloche compare e persiste durante il movimento

Ipotesi:se le superfici dei corpi a contatto non sono perfettamentelevigate ,intervengono ostacoli minimi allo scorrimento

relativo dei corpi a contatto e quindi una forza totale resistenteo forza di attrito che dipende dallo stato delle superficie dalla natura dei corpi (se uguali, interviene la forza

di coesione invece di quella di adesione…)i lubrificanti rendono meno aspre le discontinuità delle

superfici e quindi facilitano lo scorrimento

P=100P=100

F=10..A=9.9 F=9…A=8.9

HL

HL

HL

Osservare relazionetra inclinazione del pianoinclinato e inizio delloscorrimento del corpoappoggiato sul piano:perché non scorrenel primo e secondo casomentre inizia a muoversinel terzo caso?Che cosa impediva loscorrimento e cosainvece lo provoca?

Pensaci e clicca

Il peso del corpo viene scomposto in due componenti:una perpendicolare al pianoe tende fare aderire il corpo alla superficie; l’altra parallela al piano e tende a far

scendere il corpo lungo il piano:

La forza parallela al piano può essere contrastata applicando al corpo unaforza equilibrante uguale e opposta:ma nel nostro caso non si vede…

HL

HL

L H

Modificando la superficie del piano, lubrificandola, rendendola più levigata,cambiando la natura del materiale, si osserva lo scorrimento anche nel pianonel quale precedentemente il corpo rimaneva immobile…come mai?

HL

L H

Usando due piani con le stesse caratteristiche e due corpi simili comedimensioni ma con peso diverso, si osserva che il corpo più pesante

scorre verso il basso mentre l’altro rimane immobile:come mai?

Quali elementi sembrano entrare in gioco per originare una forzadi tipo equilibrante che contrasta lo scorrimento del corpo e come

varia in funzione degli stessi ?clicca…

HL

HL

HL

A parità di pendenza la forza varia con la lubrificazione, peso del corpo

A parità di lubrificazione, peso del corpo, varia con la pendenza del piano

HL

HL

HL

Il peso del corpo viene scomposto in due componenti:una perpendicolare al pianoe tende fare aderire il corpo alla superficie; l’altra parallela al piano e tende a far

scendere il corpo lungo il piano:

Dalla inclinazione del piano e dal peso del corpo dipende il valore della forzacomponente parallela al piano ,responsabile dello scorrimento:questa forza

deve essere equilibrata da una forza detta di attrito

La forza di attrito comparein funzione

fine