Un cilindro en reposo sobre un suelo irregular recibe un impulso que le imparte una velocidad de traslación (sin velocidad angular). La pregunta continúa con encontrar el tiempo después del cual comienza a rodar, etc., etc.
Pero tengo otra pregunta: la fricción del suelo disminuirá la velocidad de traslación pero aumentará la velocidad angular (ya que el par de fricción será en la dirección de rodadura). Después de algún tiempo, la velocidad de traslación será igual a la velocidad angular y, por lo tanto, comenzará la rodadura pura.
Después de este tiempo, el trabajo realizado por la fricción será 0 ya que el punto de contacto no se mueve y, por lo tanto, la velocidad de traslación será constante. Ahora mi duda es que, cuando la velocidad de traslación es constante, implica que la velocidad angular también será constante (ya que la velocidad de traslación es un múltiplo de la velocidad angular). Pero el par de la fricción (sobre el centro de masa) no será cero, lo que significa que la velocidad angular no será constante. En algún libro donde estaba escrito el mismo problema, la fricción se desvanecerá. ¿Cómo puede desaparecer la fricción? ¿Cómo puede ser constante la velocidad angular incluso cuando existe un momento de torsión por fricción?
En teoría, no hay torque por fricción una vez que el cilindro está rodando. Imagine que no hay una superficie de apoyo pero tampoco gravedad; entonces el cilindro seguirá "rodando" para siempre. Entonces, toda la superficie de apoyo que necesita proporcionar al cilindro es una fuerza a través de su centro de masa para contrarrestar la fuerza gravitacional. Esta es una fuerza perpendicular a la superficie del cilindro en el punto de contacto. No es una fuerza de fricción. No hay par necesario.
Espero que eso ayude.
Si hay una fuerza de fricción (estática o cinética), también habrá un par. Tanto la velocidad lineal como la de rotación del cilindro se acelerarán o desacelerarán dependiendo de la dirección en la que actúe la fricción.
Cuando esta aceleración/desaceleración haya terminado, el cilindro habrá alcanzado una velocidad angular en la que no solo no hay deslizamiento en el punto de contacto sino que tampoco hay tendencia al deslizamiento . Entonces ya no hay ninguna fuerza de fricción porque ya no hay ninguna tendencia a que las dos superficies se muevan entre sí.
La inercia mantiene el cilindro girando sin necesidad de fricción, tal como lo haría si las superficies no tuvieran fricción.
En la práctica, también existe cierta resistencia a la rodadura , a veces también llamada fricción, que ralentiza el cilindro. Esto surge de la deformación de las superficies y la histéresis: la energía almacenada en la deformación no se devuelve perfectamente después de retirar la carga. Esta resistencia puede ser muy baja cuando las superficies son muy duras (p. ej., mármol de vidrio rodando sobre una placa de acero).
daniel griscom
mbeckish