La forza d’attrito è una forza di contatto passiva, ovvero generata dal semplice contatto tra due superfici e tale da opporsi al movimento di un corpo. Le forze di attrito sono molte, e principalemente se ne distinguono tre tipi:
- Radente: quando due corpi strisciano l’uno sull’altro.
- Volvente: quando un corpo rotola sulla superficie di un altro.
- Viscoso: quando un corpo si muove in un fluido.
L’attrito radente è definito così perché agisce parallelamente alle superfici che, scivolando l’una sull’altra, lo generano. Le superfici che generano attrito radente si chiamano scabre. In generale, l’attrito radente è proporzionale alla reazione vincolare che agisce in direzione perpendicolare alle superifici stesse, direzione detta normale.
La reazione vincolare è quella forza responsabile della non compenetrazione dei corpi, e il suo valore quantitativo è dato dal terzo principio della dinamica: se, in direzione normale ad una superficie viene esercitata una forza $\vec{F}$, la superficie reagisce con una forza $\vec{N} = -\vec{F}$, uguale in direzione e modulo, ma contraria in verso, capace di arrestare il moto che permetterebbe ai due corpi, quello che imprime la forza $\vec{F}$ e la superficie che reagisce, di passare l’uno attraverso l’altro.
L’attrito radente si suddivide a sua volta in due forme: attrito statico e attrito dinamico.
L’attrito statico è una forza che impedisce che corpi posti su di una superficie scabra e inizialmente in quiete, inizino a muoversi se la forza agente su di essi, in direzione parallela alla superficie, non supera una certa soglia. Superata questa soglia, l’attrito statico smette di opporsi (cessa del tutto). Si noti che, in base al primo principio della dinamica, un corpo in quiete non può iniziare a muoversi a meno che non agisca su di esso una forza.
L’attrito dinamico si manifesta quando un corpo scivola su una superficie (cioè è già in movimento), ed è una resistenza che si oppone a questo movimento.
In generale, sono presenti entrambi gli attriti: se un corpo si trova in quiete su di una superficie scabra, prima di iniziare a muoversi la forza ad esso applicata deve superare un certo valore; quando il movimento ha inizio, cessa la resistenza dell’attrito statico, ed entra subito in gioco l’attrito dinamico.
Supponiamo che la forza agente in direzione normale, $\vec{F}_{\perp}$, abbia modulo $F_{\perp}$: questa comporta una reazione $\vec{N}$, di modulo anch’essa $F_{\perp}$. La forza agente in direzione parallela alla superficie, invece, sia $\vec{F}_{\parallel}$
Il valore di soglia entro il quale agisce la forza d’attrito statico è allora pari a $$ F_{\text{attrito statico massimo}} = \mu_s \ N $$ ovvero non c’è moto sino a quando la componente radente delle forze $F_{\parallel}$ non supera appunto il valore di soglia: con una disequazione, il corpo non inizia a muoversi sino a che $F_{\parallel} \leq \mu_s N $.
Il valore invece della forza di attrito dinamico è sempre proporzionale alla componente normale delle forze, ma secondo un’altra costante: $$ F_{\text{attrito dinamico}} = \mu_d \ N $$
I simboli $\mu_s$ e $\mu_d$ si dicono coefficienti d’attrito, rispettivamente, statico e dinamico, e sono caratteristici di ciascuna superficie. Sperimentalmetne, si verifica che $\mu_d < \mu_s$.