Desplazamiento angular y lineal de un automóvil que gira

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Se supone que mi ilustración muestra un automóvil simplificado (con solo dos ruedas, donde la rueda delantera se ha girado − 90  grados ). Deje que el automóvil viaje a velocidad constante. Esto significa que la única fuerza horizontal sobre el coche es la fuerza centrípeta, que actúa hacia la rueda trasera ya que giramos alrededor de ella. El resultado de esto es ese punto PAG en el medio del auto se moverá a lo largo del semicírculo que he dibujado.

Me pregunto cómo es esto posible, ya que solo tenemos aceleración radial (que solo debería cambiar la dirección), pero obviamente, a medida que el automóvil se mueve, tanto su desplazamiento angular como lineal van a cambiar.

Basado en la fuerza centrípita F C = metro v 2 r , dónde r es la distancia desde las ruedas, ¿cuál es el desplazamiento lineal de la rueda exterior y el desplazamiento angular sobre PAG ¿calculado?

¿Estoy pensando en esto de la manera incorrecta? Una parte de mí también piensa que el torque debería estar involucrado.

La aceleración siempre es perpendicular a la velocidad aquí, por lo que la velocidad de la rueda exterior permanece constante. Esto se debe a que no existe componente de aceleración en la dirección tangente a la trayectoria de la rueda exterior; toda la aceleración se dedica a cambiar la dirección de la velocidad. Debido a que la velocidad tangencial permanecerá constante, la velocidad angular permanecerá constante. De ello se deduce que el desplazamiento angular y lineal aumentará linealmente. Tenga en cuenta que si se aplicara un par en la dirección de la velocidad tangencial, la velocidad tangencial de la rueda exterior cambiaría con el tiempo.
En cuanto a los cálculos, recuerda que θ = s r , lo que lleva a ω = v r y α = a r .

Respuestas (1)

A medida que el automóvil gira, dado que el automóvil es un cuerpo rígido (idealmente), no solo la rueda trasera experimentará una fuerza centrípeta, sino también otras partes del automóvil. Puede ilustrar esto recordando su experiencia en un automóvil cuando el automóvil da la vuelta. Sentirá una fuerza que lo empuja en la dirección de rotación. Entonces, cada parte del automóvil experimenta una fuerza centrípeta y realiza un movimiento circular. Además, creo que no quiere decir desplazamiento angular y desplazamiento lineal, el objeto en movimiento circular tiene desplazamiento angular y lineal. ¿Te refieres al movimiento en direcciones centrípeta y tangente?

El caso es que estoy programando una simulación. Y P (el automóvil) está representado por un vector posicional (plano xy) y una rotación. Inicialmente, el automóvil mira hacia la derecha con una rotación de 0 grados. Entonces, necesito poder calcular su nueva rotación (¿desplazamiento angular?) Y su nueva posición dada la aceleración centrípeta y su velocidad (¿y la velocidad angular?).
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