La forza dei quaderni

Tutti conosciamo l’attrito. È quella forza che ci permette di camminare senza scivolare come fossimo sul ghiaccio e quella che ci permette di mantenere la presa salda sugli oggetti. È anche la forza che vorremmo non ci fosse quando dobbiamo spingere mobili pesanti, o quando vediamo quanto consuma la nostra auto, ma anche quella che ci manca disperatamente quando la nostra mano sudata scivola sul coperchio del barattolo che non riusciamo ad aprire, rischiando di farci fare una terribile figuraccia.

Insomma l’attrito è praticamente dappertutto e può essere sfruttato per fare degli esperimenti divertenti, come quello che ho fatto nel video assieme, per questa volta, alla mia assistente canina.

Un po’ di teoria

Come avrete intuito, i due quaderni non si separano a causa dell’attrito che impedisce alla pagine di scorrere l’una sull’altra. La spiegazione che molti si danno sul perché con poche pagine sovrapposte si riesca a separare i quaderni mentre quando tutte le pagine dei due quaderni sono sovrapposte in modo alternato sia praticamente impossibile, è che la grande superficie di contatto aumenti a dismisura la forza d’attrito.

Questo però non è vero, perché la forza d’attrito è determinata da un coefficiente (il coefficiente d’attrito, in questo caso statico) e dalla forza perpendicolare alla direzione del moto – cioè dalla forza che preme tra loro le superfici – ma non dall’area delle superfici in contatto. Questo vuol dire che due fogli larghi sottoposti alle stesse forze di due fogli piccoli subiranno la stessa forza d’attrito o, nello stesso modo, tanti fogli uguali sottoposti alla stessa forza premente subiranno la stessa forza d’attrito.

Ma allora perché i due quaderni non si separano?

La spiegazione sta nel fatto che le pagine hanno un certo spessore e sono vincolate alla rilegatura, quindi quando le sovrapponiamo non sono più parallele ma formano un certo angolo con il piano ideale che passa per la metà dei sue quaderni. Questo piccolo angolo fa si che la forza che applichiamo per separare i due quaderni, quando viene trasmessa alle pagine (che supponiamo indeformabili) si scomponga in due componenti, una diretta lungo la direzione di trazione e una perpendicolare a essa. Quest’ultima componente preme le pagine fra loro (si può vedere nel video) e aumenta l’attrito perché è perpendicolare alla direzione di scorrimento. Più pagine sovrapposte ci sono, più questa scomposizione di forze è favorevole all’aumento della forza perpendicolare, ed ecco che diventa piùà difficile separare i due quaderni.

Qualcosa da leggere…

Per chi volesse una spiegazione dettagliata del fenomeno, consiglio questo articolo (in inglese).

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