Estaba tratando de entender esta solución y la idea general de un automóvil que se mueve alrededor de una curva nivelada, cómo la fricción proporciona la fuerza centrípeta. Pero todavía no puedo envolver mi cabeza alrededor de la idea. Entonces, tal vez sería útil si lo guío a través de mi lógica y puede ver dónde me equivoqué en mi razonamiento.
Puedes deducir del requisito de la fuerza centrípeta que mientras te mueves en un tiovivo, tiene que haber alguna fuerza centrípeta que te mantenga en movimiento en el patrón circular. Pero digamos por un momento que no hay una fuerza centrípeta actuando sobre mí y estoy parado en un tiovivo. Me moveré a una velocidad constante en una dirección tangente al centro del círculo. "La fricción estática que actúa sobre un objeto apunta en dirección opuesta a la dirección en la que el objeto se deslizaría a lo largo del otro objeto si no existiera la fricción estática". Ahora estoy en el momento en que comencé a deslizarme, deslizándome con un vector de velocidad que es ortogonal a la fuerza centrípeta. Si la fricción estática apunta en la dirección opuesta y me estoy deslizando tangente al círculo, ¿no debería?
Si se desliza por la superficie, entonces la "fricción estática" no es aplicable. Considere primero su movimiento en un tiovivo sin deslizarse. En cualquier instante, tu velocidad tangencial es la misma que la velocidad tangencial de la superficie bajo tus pies. Dado que las dos velocidades son iguales, no se requiere una fuerza de fricción instantánea para mantenerte en movimiento junto con la superficie en esa dirección. Digamos que tu tiovivo está girando en el plano xy y estás en la 'parte superior', de modo que tu velocidad no tiene componente y.
Un instante después, las fuerzas moleculares centrípetas empujan el punto bajo sus pies hacia el centro del círculo. Estas fuerzas están (en este punto del círculo) completamente en la dirección y, pero no en la dirección x. Sin embargo, dado que no estás unido molecularmente al tiovivo, esas fuerzas no te afectan. Entonces te estás moviendo en la dirección x, pero no en la dirección y. Ahora hay un pequeño movimiento relativo entre usted y la superficie en la dirección y (es decir, radial). Porque esa es la dirección del movimiento relativo entre tus pies y el tiovivo, esa es la dirección de la fricción estática.
Ahora, si tuviera que superar la fricción estática y comenzar a deslizarse, la dirección de la fricción cinética no sería puramente radial, porque además de su movimiento relativo radial, su velocidad tangencial comenzaría a diferir de la de la superficie, por lo que habría tangencial. fuerzas de fricción también. Pero eso depende de su posición con respecto a la superficie que está cambiando, lo que no se aplica a su pregunta original sobre la fricción estática.
Creo que primero debemos aclarar una cosa y es, en un nivel infinitesimal, ¿hacia dónde apunta la aceleración de un cuerpo que se mueve en una trayectoria circular? La respuesta es que siempre apunta en dirección opuesta al centro de curvatura de tu camino, carretera o lo que sea. Entonces, siempre hay una fuerza en acción, una fuerza que está tratando de moverte especialmente fuera de tu vector de velocidad momentánea. Pero este vector cambia constantemente, por lo que la fuerza también lo hace. Entonces, la dirección de una fuerza de fricción siempre está cambiando también. Ahora, si te imaginamos parado sobre un disco circular y un disco comienza a girar, la fricción definitivamente te mantiene en este movimiento circular. Pero la naturaleza de este movimiento circular es tal que siempre cambia de dirección. Siempre. Si apaga esta fuerza (fricción) que cambia su dirección, tu velocidad permanecería sin cambios y te saldrías de tu camino. ¿Qué pasa con la fricción relacionada con la dirección tangente al círculo? Bueno, en el caso de un automóvil en movimiento, en realidad lo ayuda a moverse. Imagina que estás parado sobre un disco hecho de hielo. Lo único que tiene que mantener en su lugar es algún tipo de pared removible colocada detrás de usted para que el disco acelere su velocidad angular y la pared lo mantenga en su lugar. Pero notarás que también te estás alejando del centro. Y aquí esta pared que te ayudó cuando el disco empezaba a girar ahora no sirve para nada. Pero ahora, con su velocidad angular emparejada con el disco, retire la pared de su espalda y colóquela de lado. Detendría su deslizamiento. Por supuesto, si el disco cambia su velocidad angular, sería una historia diferente. Ahora tendría que tener dos paredes, uno a un lado y otro detrás de ti. En este ejemplo, USTED SIEMPRE ESTÁ MIRANDO EN LA DIRECCIÓN TANGENTE A LA DE UN CÍRCULO EN EL QUE SE ESTÁ MOVIENDO.
Žarko Tomičić