Il coefficiente di attrito dipende dalla temperatura?

Aug 16 2020

Quindi stavo pensando ai freni in una macchina l'altro giorno. Quando vengono applicati i freni, la forza in avanti viene convertita in calore nei dischi del freno. Quando i freni sono freddi (all'inizio) hanno la capacità di assorbire molto calore e hanno più potenza frenante. Ma quando i freni si riscaldano, la loro capacità di assorbire più calore dovrebbe diminuire e, a sua volta, anche la forza frenante diminuisce.

Quindi, questo significa che il coefficiente di attrito diminuisce con la temperatura? In caso affermativo, come funziona microscopicamente? Normalmente il coefficiente di attrito è una misura di quanto sono lisce o ruvide le due superfici, come si calcola il calore?

Risposte

TonyStark Aug 16 2020 at 15:48

Insomma, sì.

Sebbene questa variazione dipenda in gran parte dal materiale, con il cambiamento di temperatura, il meccanismo interno che causa l'attrito (meccanismo vecchio o moderno) varia, quindi il valore del coefficiente di attrito cambia.

Generalmente, questo valore diminuisce con l'aumento della temperatura.

Seguendo il meccanismo moderno, con l'aumento della temperatura, le forze intermolecolari tra le superfici diminuiscono. Questo è simile al fatto che con l'aumento della temperatura un solido fonde e un liquido vaporizza, quindi l'attrito diminuisce.


PS Presumo che tu conosca il meccanismo dell'attrito perché il modo in cui hai descritto il fenomeno è notevole. Nel caso, hai bisogno di un commento esplicativo più dettagliato di seguito.

Cleonis Aug 16 2020 at 17:46

Come affermato nella risposta fornita in precedenza, in generale è il caso che una temperatura più elevata dei freni sia accompagnata da un coefficiente di attrito inferiore.

Questa perdita di coefficiente di attrito è nota come "fading del freno".

Il fading del freno è ovviamente molto pericoloso. Supponiamo che una macchina abbia completato un giro, su un circuito che è duro con i freni, e il pilota si sta avvicinando di nuovo alla stessa curva, con la stessa velocità del primo giro. Adesso i freni non hanno più la stessa potenza frenante.

Tuttavia, non è il caso che ogni materiale mostri lo sbiadimento del freno. Sono stati sviluppati materiali che mantengono un alto coefficiente di attrito quando sono roventi. Questi materiali sono usati nelle corse.

Ricordo di aver visto una dimostrazione di questo in un programma televisivo.
Un'auto potente era dotata di pastiglie e dischi dei freni realizzati con un materiale così costoso. Un pilota da corsa ha preso la macchina per un certo numero di giri, frenando sempre nel modo più aggressivo possibile. Con i freni molto caldi, l'auto è tornata alla telecamera e la telecamera è entrata in picchiata su una delle ruote per mostrare il disco del freno che brillava di rosso. Il conducente ha confermato che i freni non avevano mostrato alcun evidente dissolvenza dei freni.