Differenza tra forza di attrazione e sforzo tangenziale

Oppure: perché il mio magnete sulla parete non sostiene il carico massimo?

La forza massima con cui si può caricare un magnete su un determinato supporto varia notevolmente a seconda della direzione in cui viene esercitata la forza.

La massima forza di attrazione da noi indicata vale per una forza peso che agisce perpendicolarmente alla superficie di contatto.

Se la forza peso agisce invece parallelamente alla superficie di contatto (direzione di taglio), questo valore massimo si riduce in modo significativo (ca. 15-25% della forza di attrazione indicata).

Questi valori possono essere migliorati con l'impiego di prodotti speciali del nostro shop e sperimentando con diverse superfici.

Indice

Probabilmente Le sarà già capitato di osservare questo fenomeno: se si cerca di staccare un magnete perpendicolarmente alla superficie di contatto, è necessaria una forza molto maggiore che se si cerca di spostarlo lateralmente. Un'analogia: allo stesso modo è molto più faticoso alzare una cassa pesante da terra piuttosto che trascinarla su un pavimento liscio.

Questa forza laterale viene chiamata sforzo di taglio o sforzo tangenziale.

Forza peso perpendicolare alla superficie di contatto

La forza di attrazione teorica massima indicata per ciascun magnete vale, tra l'altro, se la forza peso agisce perpendicolarmente alla superficie di contatto (per gli altri fattori vedi FAQ "Con quanta forza aderisce questo magnete?").

a = forza di attrazione magnetica
b = forza peso

Forza peso obliqua rispetto alla superficie di contatto

a = forza di attrazione magnetica
b = forza peso
c = forza di attrito

Se però la forza peso non agisce perpendicolarmente alla superficie di contatto, allora il suo valore massimo dipende anche dalla forza di attrito tra il magnete e il corpo di contatto. Se il valore massimo viene superato, allora il magnete comincia a scivolare. La massima forza di attrito dipende a sua volta dai seguenti fattori:

Ruvidezza di entrambe le superfici di contatto: più ruvide sono le due superfici, più aumenta la massima forza di attrito. Le superfici di contatto irregolari si incastrano l'una nell'altra (vedi figura sotto).
Forza di contatto: più aumenta la forza con cui le due superfici di contatto vengono pressate l'una all'altra, più aumenta la massima forza di attrito.

Figura: ruvidezza del magnete e della superficie di contatto

Forza peso parallela alla superficie di contatto: sforzo di taglio / sforzo tangenziale

Figura: sforzo di taglio / sforzo tangenziale

a = forza di attrazione magnetica
b = massima forza peso

Tuttavia, in molte applicazioni la forza peso agisce parallelamente alla superficie di contatto, per es. quando si attacca un coltello a un portacoltelli magnetico. In questi casi, il magnete può essere caricato in misura decisamente inferiore alla forza di attrazione massima indicata.

Poiché la struttura della superficie dei corpi di contatto varia e non ci è nota, possiamo indicare soltanto delle regole approssimative riguardo alla massima forza peso parallela alla superficie di contatto.

Regole approssimative sforzo di taglio / sforzo tangenziale

Materiale magnetico	Combinazione di materiali	Forza di attrazione magnetica (a)	Forza peso (b)
Magneti al neodimio	Ferro - Ferro	100%	ca. 15%
Magneti in ferrite	Ferro - Ferro	100%	ca. 15%
Nastri e fogli magnetici	Plastica - Ferro	100%	ca. 25%

Esempio: a un magnete con gancio BD-FTN-40 (materiale: neodimio) attaccato a una parete con una forza di attrazione massima pari a 50 kg si possono appendere pesi di 7,5 kg prima che il magnete alla parete cominci a scivolare verso il basso.

Possibilità di ottimizzazione

I valori indicati sopra derivano da una misurazione su una lastra di ferro spessa e levigata. Grazie a una scelta accurata dei materiali questo valore può essere aumentato fino addirittura al 50% della forza di attrazione magnetica. Le nostre proposte:

Incollate il nostro nastro in caucciù sul retro dei magneti.
Utilizzate i magneti con rivestimento in gomma oppure i dischi di silicone sul lato inferiore dei magneti.
Utilizzate i cappucci di gomma oppure dischi metallici con bordo adatti sul lato inferiore dei magneti con base in acciaio.
Sperimentate con superfici metalliche più o meno ruvide o lisce per trovare la soluzione ottimale.

Tutti questi accorgimenti possono aumentare in modo considerevole la massima forza di attrazione nella direzione di taglio.

Qual è la differenza tra forza di attrazione e sforzo tangenziale/sforzo di taglio?