Differenza tra attrito e taglio

Differenza principale - Attrito vs Cesoia

L'attrito e lo sforzo di taglio sono due fenomeni studiati soprattutto nell'ingegneria automobilistica, nell'ingegneria meccanica, nell'ingegneria civile e nella fluidodinamica. L'attrito è una forza che si oppone al movimento relativo di due oggetti (o alla tendenza a muoversi) che sono in contatto l'uno con l'altro. Al contrario, lo stress da taglio è uno stress indotto da una forza. Questa è la principale differenza tra attrito e sforzo di taglio.

Questo articolo spiega,

1. Che cos'è l'attrito? - Definizione, calcolo, caratteristiche e proprietà 

2. Che cos'è lo stress da taglio? Definizione, calcolo, caratteristiche e proprietà 

3. Qual è la differenza tra attrito e taglio?

Cos'è l'attrito

L'attrito è uno dei tipi più comuni di forza che sperimentiamo nella nostra vita quotidiana. Non puoi camminare su una superficie priva di attrito. Non puoi fermare la tua auto se non ci sono attriti tra pneumatici e strada. Dovremmo lottare con molte altre sfide critiche se l'attrito non esistesse. Ad esempio, le meteore che entrano nell'atmosfera normalmente bruciano a causa della frizione tra l'aria e le meteore. Ma le meteore colpirebbero direttamente la Terra se non esistessero attriti tra l'aria e le meteore. Un mondo senza attriti non è un luogo vivibile.

Quando due corpi entrano in contatto tra loro, hanno la tendenza a muoversi l'uno rispetto all'altro; le forze che agiscono tra le due superfici si oppongono a questa tendenza a muoversi. Se due corpi si muovono uno rispetto all'altro, le forze che agiscono tra le superfici in contatto si oppongono al movimento relativo di due corpi. Queste forze che si oppongono alla tendenza a muoversi o al movimento relativo sono conosciute come forze di attrito. Le forze di attrito agiscono sempre nella direzione opposta al movimento (o opposto alla direzione della tendenza a muoversi).

Le forze di attrito agiscono tangenzialmente sulle superfici mentre le normali reazioni agiscono perpendicolarmente alle superfici. In altre parole, la normale reazione e la forza di attrito si verificano perpendicolarmente l'una all'altra. L'entità delle forze di attrito (F) tra due superfici è direttamente proporzionale alla reazione normale. Può essere espresso matematicamente come F = μR dove R è l'entità della reazione normale.

Le forze di attrito non agiscono solo tra superfici solide, ma anche tra strati solidi-liquidi, solidi, liquidi-liquidi, aria liquida e aria.

Ci sono tre stati di forze di attrito e cioè; stati statici, limitanti e dinamici. Il forza d'attrito statica è la forza che agisce quando due corpi non sono in movimento l'uno rispetto all'altro. La forza di attrito che agisce quando un oggetto inizia a muoversi rispetto all'altro è conosciuta come limitando la forza di attrito. La forza di attrito che agisce su un corpo che si muove rispetto all'altro viene definita come la forza d'attrito dinamica. L'entità della forza d'attrito limite è il valore massimo della grandezza della forza d'attrito che potrebbe svilupparsi tra due corpi. Pertanto, la forza di attrito dinamica è leggermente inferiore alla forza d'attrito limite.

Nelle applicazioni, le parti mobili di strumenti meccanici e altre apparecchiature tendono a consumarsi a causa dell'attrito. Pertanto, vari metodi sono utilizzati per ridurre l'attrito, specialmente nell'ingegneria automobilistica.    

Cos'è Shear

Uno stress sorge quando una forza di taglio viene applicata a un oggetto o liquido. Ad esempio, considera due scatole che sono in contatto tra loro. Se si spinge una delle due scatole mentre si tira l'altra (come mostrato nella figura 01), le forze di taglio agiranno lungo le superfici di contatto di ciascuna scatola. Di conseguenza, ogni superficie di contatto subirebbe una cesoia che verrebbe indotta dalla forza di taglio. Il componente del taglio tangenziale alla superficie è noto come lo sforzo di taglio mentre il componente normale è noto come lo stress normale. Lo sforzo di taglio può essere definito come la forza di taglio applicata, divisa per l'area della sezione trasversale. Può essere espresso matematicamente come

                                    τ = FA

F- Forza di taglio applicata sull'oggetto

A- Area della sezione trasversale dell'oggetto (liquido) parallela alla forza applicata

La resistenza al taglio è la massima resistenza al taglio che un materiale può sopportare senza guasti. Pertanto, lo stress da taglio è un fattore importante nell'ingegneria meccanica e civile.

Nella fluidodinamica, lo stress da taglio è uno dei termini tecnici usati frequentemente. La natura di un determinato fluido determina in che modo lo sforzo di taglio influisce su quel fluido. Nei fluidi newtoniani, lo sforzo di taglio è direttamente proporzionale alla velocità di deformazione, se si tratta di un flusso laminare. Pertanto, per un fluido newtoniano, lo sforzo di taglio (τ) può essere espresso come

τ = η (∂v / ∂y)

Dove;

v- Velocità del fluido ad un'altezza 'y' dal limite

y- Altezza dal limite

η- Viscosità del fluido (costante di proporzionalità)

Differenza tra attrito e taglio

Definizione 

Attrito: L'attrito è la resistenza al movimento di un oggetto che si muove rispetto all'altro.

shear: Le forze di taglio sono forze non allineate che spingono una parte di un corpo in una direzione e un'altra parte del corpo nella direzione opposta.

Denotato da

Attrito: F

shear: τ

Formula 

Attrito: F = μR

shear: τ = η (∂v / ∂y)

Unità SI

Attrito: N

shear: Pa (Nm^-2)

Fattori influenzanti

Attrito: L'attrito dipende dalla reazione normale.

shear: Il taglio dipende dalla forza di taglio e dall'area della sezione trasversale.

urto

Attrito: Gli oggetti che sono costantemente soggetti ad attrito tendono a logorarsi.

shear: Lo sforzo di taglio fa sì che un oggetto si deformi dalla sua forma originale.

Cortesia dell'immagine:

"Forze di attrito" di Vishakha.malhan - Opera propria (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia