Che cos'è l'attrito volvente?
L'attrito di rotolamento è una forza resistiva che agisce per rallentare il movimento di una sfera, un cilindro o una ruota che viaggia in linea retta su una superficie piana. Questa forza è in gran parte il risultato delle proprietà materiali dell'oggetto e della superficie con cui è in contatto. Deformazioni o irregolarità nell'oggetto o nella superficie sono fattori importanti che influenzano l'entità dell'attrito volvente, così come l'area di contatto tra i due.
Ci sono piccole irregolarità sulla superficie della maggior parte delle cose, non importa quanto possano apparire lisce. Quando un oggetto a riposo è in contatto con una superficie, queste irregolarità si impigliano, resistendo al movimento. Questo è attrito statico.
La quantità di forza applicata a un oggetto per avviare il movimento deve essere sufficiente per superare l'attrito statico. Per rimanere in movimento, un oggetto in movimento deve superare la resistenza causata dalle irregolarità. Questa resistenza è attrito cinetico.
Quando i materiali che compongono un oggetto e una superficie sono entrambi relativamente rigidi, c'è poca deformità nella forma dell'oggetto o elasticità della superficie. In questo caso, i fattori primari che determinano l'attrito volvente sono l'attrito statico o cinetico e l'attrito molecolare. L'attrito molecolare non è un prodotto di irregolarità superficiali ma di legame chimico e interazioni elettriche.
I materiali meno rigidi potrebbero consentire all'oggetto o alla superficie di deformarsi in forma o elastico a causa della loro interazione. Un oggetto come una gomma o un pallone da basket può deformarsi mentre rotola. Il cambio di forma di un oggetto morbido che si sposta su una superficie dura aumenta l'area di contatto dell'oggetto con la superficie. L'attrito cinetico aumenta e aumenta anche l'entità dell'attrito volvente.
Se la superficie su cui viaggia un oggetto è morbida o elastica, l'oggetto affonderà nella superficie e dovrà farsi strada attraverso di essa. Questo è noto come effetto di aratura ed è il componente principale dell'attrito volvente in questa circostanza. La forza di resistenza non è distribuita uniformemente sull'area di contatto con l'oggetto. La deformazione della superficie è massima nella direzione del movimento dell'oggetto. Questo, in effetti, aumenta l'attrito statico e quindi l'attrito di rotolamento.
Se sia l'oggetto che la superficie sono elastici, l'interazione tra i due è relativa e può essere manipolata per il risultato desiderato. La deformazione della forma di un oggetto potrebbe rendere più gestibile l'elasticità della superficie. Spesso è più facile guidare un'auto attraverso lo sporco morbido se, ad esempio, le gomme dell'auto non sono completamente gonfiate.