L'attrito spiegato ai bambini

Perché scivoliamo sul ghiaccio ma non sul tappeto? Perché le scarpe da ginnastica hanno la suola con tanti disegni in rilievo? Perché, quando fa freddo, strofiniamo le mani per scaldarle? La risposta a tutte queste domande è una forza invisibile che agisce ogni giorno intorno a noi: l'attrito.

In questa pagina scopriamo che cos'è l'attrito, da che cosa dipende, quali tipi di attrito esistono, quando ci aiuta e quando invece ci dà fastidio. E scopriremo che anche su questo argomento il grande Leonardo da Vinci aveva capito tutto prima degli altri! Alla fine trovi tanti esperimenti facili da fare a casa.

Che cos'è l'attrito

L'attrito è una forza che si oppone al movimento quando due superfici sono a contatto e strofinano l'una contro l'altra. È come un "freno" naturale: rende più difficile far scivolare un oggetto sopra un altro.

Prova a spingere un libro sul tavolo: si muove, ma poi rallenta e si ferma. Chi lo ha fermato? L'attrito tra la copertina del libro e il piano del tavolo!

Perché esiste l'attrito?

Anche le superfici che ci sembrano lisce, come un tavolo o un foglio di carta, viste al microscopio sono piene di piccolissime montagne e valli, come un paesaggio in miniatura. Quando due superfici si toccano, queste minuscole sporgenze si incastrano tra loro e si "aggrappano", un po' come quando si incastrano due spazzole con le setole. Per far scivolare un oggetto, bisogna fare forza per staccarle o superarle.

Più le superfici sono ruvide, più l'attrito è forte. Più sono lisce, più l'attrito è debole.

Da che cosa dipende l'attrito

• Dal tipo di superficie: la gomma su un marciapiede fa molto attrito, il metallo sul ghiaccio pochissimo.
• Dal peso: più un oggetto è pesante, più le superfici vengono schiacciate l'una contro l'altra, e più l'attrito aumenta. Per questo è più faticoso trascinare una scatola piena che una scatola vuota.

C'è poi una cosa sorprendente: l'attrito non dipende da quanto è grande la superficie di contatto. Un mattone fa lo stesso attrito se lo appoggi sul lato largo o su quello stretto!

Leonardo da Vinci e l'attrito

Chi l'ha scoperto? Più di 500 anni fa, Leonardo da Vinci fece tanti esperimenti trascinando blocchi di legno di pesi e forme diverse e annotò i risultati nei suoi quaderni. Scoprì proprio che l'attrito aumenta con il peso e che non dipende dalla grandezza della superficie. Le sue scoperte però rimasero nascoste nei suoi quaderni per secoli: solo molto tempo dopo altri scienziati, come il francese Guillaume Amontons, arrivarono alle stesse conclusioni. Oggi si riconosce che Leonardo le aveva capite per primo!

I tipi di attrito

• Attrito radente: è quello che si forma quando un oggetto striscia su una superficie, come una slitta sulla neve o una scatola trascinata sul pavimento.
• Attrito volvente: è quello che si forma quando un oggetto rotola, come una ruota o una pallina. È molto più debole dell'attrito radente. Per questo l'invenzione della ruota è stata così importante: è molto più facile far rotolare un carico che trascinarlo!
• Attrito nei fluidi: anche l'aria e l'acqua fanno attrito. Quando corri in bicicletta senti l'aria che ti spinge contro: è la resistenza dell'aria. I nuotatori, i ciclisti e le auto da corsa hanno forme affusolate proprio per ridurla.

Esiste anche l'attrito statico, quello che tiene fermo un oggetto prima che inizi a muoversi. Avrai notato che per spostare un mobile pesante serve una spinta forte all'inizio, e poi, una volta partito, è un po' più facile continuare a spingerlo.

Quando l'attrito ci aiuta

Senza attrito la vita sarebbe un disastro! Pensa a tutto quello che non potremmo fare:

• camminare: senza attrito tra le scarpe e il suolo, scivoleremmo a ogni passo, come su una pista di pattinaggio unta d'olio;
• frenare: i freni della bicicletta e dell'auto funzionano proprio grazie all'attrito, stringendo la ruota;
• scrivere: la matita lascia il segno sul foglio perché l'attrito ne "gratta via" un pochino;
• tenere in mano gli oggetti: senza attrito, un bicchiere ci scivolerebbe dalle dita;
• accendere un fiammifero, strofinandolo sulla scatola;
• scaldarci: strofinando le mani, l'attrito produce calore. Gli uomini preistorici lo usavano per accendere il fuoco, facendo girare velocemente un bastoncino di legno contro un altro pezzo di legno.

Per aumentare l'attrito quando serve, le suole delle scarpe e gli pneumatici delle auto hanno disegni in rilievo, e d'inverno sulle strade ghiacciate si sparge sabbia o si montano le catene.

Quando l'attrito ci dà fastidio

A volte, però, l'attrito è un problema. Consuma le cose: le suole delle scarpe si rovinano, gli pneumatici si consumano, i pezzi delle macchine si scaldano e si usurano. E ci fa fare più fatica.

Per ridurlo si usano diversi trucchi:

• l'olio e il grasso, chiamati lubrificanti, che si mettono sulla catena della bicicletta o nei motori: formano uno strato scivoloso tra le superfici;
• le ruote e i cuscinetti a sfera, piccole palline d'acciaio che trasformano lo strisciare in rotolare, come nei pattini a rotelle e negli skateboard;
• le superfici lisce e cerate, come la soletta degli sci o dello snowboard.

Perché sul ghiaccio si scivola?

Il ghiaccio è scivolosissimo perché sulla sua superficie c'è sempre un sottilissimo strato d'acqua, quasi invisibile, che funziona come un lubrificante. Ecco perché i pattinatori scivolano così bene con le lame dei pattini! Nello sport del curling, i giocatori "spazzano" il ghiaccio davanti alla pietra per scaldarlo leggermente e farla scivolare ancora più lontano.

Esperimenti e attività sull'attrito

Da fare: la gara delle superfici

• Costruisci una rampa con un'asse o un cartone rigido appoggiato su alcuni libri. Fai scendere una macchinina giocattolo e misura con un metro quanto lontano arriva. Poi copri la fine della rampa e il pavimento con materiali diversi: un asciugamano, la carta stagnola, un tappeto, la carta vetrata. Su quale superficie la macchinina va più lontano? Su quale si ferma prima? Hai appena misurato l'attrito!

Da fare: i due quaderni inseparabili

• Prendi due quaderni o due vecchie riviste con tante pagine e intreccia le pagine una a una, alternandole, come quando si mescolano le carte. Ora prova a separarli tirando dalle costole. Quasi impossibile! L'attrito tra tutte quelle pagine, sommato, diventa fortissimo.

Da provare: le mani calde

• Strofina forte le mani per dieci secondi e poi appoggiale sulle guance: senti il calore prodotto dall'attrito?

Da guardare

• Cars (Pixar, 2006): Saetta McQueen impara che per vincere non basta la velocità: bisogna saper curvare sullo sterrato senza sbandare. E i meccanici italiani Luigi e Guido cambiano gli pneumatici consumati dall'attrito della pista in pochi secondi!

L'attrito è importante anche nelle macchine semplici: scopri la carrucola spiegata ai bambini. E sai che anche le valanghe si formano quando l'attrito tra gli strati di neve è troppo debole? Leggi la valanga spiegata ai bambini.

In breve: l'attrito in 5 punti

• L'attrito è una forza che si oppone al movimento tra due superfici a contatto.
• Nasce perché le superfici, viste al microscopio, sono piene di piccole sporgenze che si incastrano.
• Aumenta con il peso e con la ruvidezza, ma non dipende dalla grandezza della superficie: lo scoprì per primo Leonardo da Vinci.
• Ci aiuta a camminare, frenare, scrivere e scaldarci.
• Si riduce con lubrificanti, ruote, cuscinetti e superfici lisce.

Domande frequenti sull'attrito

Che cos'è l'attrito?

È una forza che rende difficile far scivolare un oggetto su un altro e che tende a fermare il movimento.

Quali sono i tipi di attrito?

L'attrito radente, quando un oggetto striscia; l'attrito volvente, quando rotola; e l'attrito nei fluidi, come la resistenza dell'aria e dell'acqua.

Perché l'attrito è utile?

Perché ci permette di camminare senza scivolare, di frenare, di tenere in mano gli oggetti, di scrivere e di accendere il fuoco.

Come si può ridurre l'attrito?

Usando lubrificanti come l'olio, ruote e cuscinetti a sfera, oppure rendendo le superfici più lisce.