Aderenza

L'aderenza è la forza che si oppone allo scorrimento relativo di due superfici a contatto e la cui estensione determina tale forza, per tale motivo si distingue dagli attriti i quali invece dipendono dalla forza normale.

Molti elementi hanno capacità aderenti, le colle garantiscono un'elevata aderenza, gli organi di tenuta come i paraoli sono aderenti all'oggetto che ruota o scorre su o dentro di loro.
Molto spesso si parla di aderenza riguardo ai veicoli dotati di ruote; in tal caso si dice di trovarsi in condizioni di aderenza se le forze tangenziali e longitudinali (di frenata o di trazione) permettono il rotolamento e non conducono al pattinamento della ruota.

Coefficiente di aderenza

Si dice aderenza impegnata $a$ il rapporto tra la forza $\mathbf {F}$ tangenziale alla superficie di contatto e il peso $\mathbf {G}$ del corpo scaricata su tale superficie:

$a={\frac {\mathbf {F} }{\mathbf {G} }}$

Si deduce che è una grandezza adimensionale ed è nulla quando non sono applicate forze esterne al veicolo. Aumentando il valore della forza tangenziale si giunge al suddetto fenomeno del pattinamento.

Il coefficiente di aderenza $f$ è il valore dell'aderenza impegnata quando la forza tangenziale è massima ($\mathbf {F_{M}}$) pur rimanendo in condizioni di aderenza:

$f={\frac {\mathbf {F_{M}} }{\mathbf {G} }}$

Spesso per brevità il coefficiente di aderenza viene semplicemente detto aderenza.

Tale coefficiente dipende dai seguenti fattori:

• i materiali di contatto ruota/suolo;
• la velocità di rotolamento;
• l'umidità e la presenza di altro materiale interposto che non permette un contatto perfetto al suolo (foglie, olio, ecc.)

Riferimento al trasporto

Diagramma del coefficiente di aderenza longitudinale (fx) in funzione della velocità e delle condizioni climatiche per l'asfalto:
A) Asfalto asciutto
B) Asfalto drenante in condizioni di bagnato
C) Asfalto in condizioni di bagnato
D) Neve
E) Ghiaccio

In particolare nel contatto tra ruota e suolo di un veicolo o veicoli ferroviari si hanno normalmente coefficienti di aderenza longitudinale (i valori sono molto eterogenei a seconda delle fonti):

	Asciutto	Bagnato	Con fango	Con ghiaccio
pneumatico/asfalto	0,6 - 0,9	0,4 - 0,5	0,2 - 0,4	0,1 - 0,3
pneumatico/cemento rugoso	0,9 - 1,1	0,6 - 0,85		0,2 - 0,3
pneumatico/macadam compatto	0,6 - 0,7	0,5 - 0,6
pneumatico/macadam molle	0,5 - 0,6	0,4 - 0,5
pneumatico/ghiaietta	0,4 - 0,5	0,3 - 0,4
pneumatico/pietra ruvida	0,55 - 0,65	0,45 - 0,5
pneumatico/pietra liscia	0,45 - 0,55	0,3 - 0,4
ferro/rotaia	0,14 - 0,33	0,08 - 0,26

Esiste anche una correlazione tra il coefficiente di aderenza e la velocità ${v}[m/s]$ del veicolo, in particolare a velocità nulla l'aderenza è massima ($f_{0}$). Con l'aumentare della velocità $f$ diventa sempre più piccolo con la seguente legge empirica:

$f(v)={\frac {f_{0}}{1+0{,}01v}}$

Diagramma del coefficiente di aderenza trasversale (Fy)) media durante le stagioni (rappresentate numericamente da 1 a 12) e con i differenti manti stradali.
A) Asfalto rullato a caldo
B) Ghiaia
C) Quarzite
D) Conglomerato cementizio
E) Mastice d'asfalto
F) Ghiaia sedimentaria (non legata)

L'aderenza venne inizialmente studiata longitudinalmente in quanto i primi studi vennero eseguiti in ambito ferroviario, successivamente si approfondì con l'aderenza trasversale o laterale, che coinvolge i veicoli su ruote durante le svolte e curve, evidenziando come alcuni manti stradali pur offrendo buona aderenza longitudinale non garantivano prestazioni altrettanto buone in senso trasversale.

Per quanto riguarda la presenza di materiale sulla superficie di contatto, tutto dipende dal tipo di materiale: la presenza di foglie, umidità, ghiaccio, neve od olio provocherà una diminuzione, in alcuni casi consistente, del coefficiente di aderenza, mentre, ad esempio, sabbia finissima può migliorare l'aderenza sui veicoli ferroviari. È per questo che i treni sono equipaggiati con sabbiere per spruzzare un getto di sabbia immediatamente davanti alle ruote quando il sistema di antipattinamento lo ritiene necessario.

Il cemento che viene utilizzato come manto stradale per migliorare l'aderenza in condizione di bagnato viene arricchito dalla zigrinatura superficiale, ma risente anche più rapidamente dell'usura data con il contatto durante il transito dei mezzi stradali.

Bibliografia

• Alessandro Orlandi, Meccanica dei trasporti, Bologna, Pitagora, 1990. ISBN 88-371-0505-3.

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Collegamenti esterni

• Descrizione dell'aderenza per pneumatici motociclistici, su digilander.libero.it.

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