Supongamos que un disco o una esfera con densidad de masa uniforme está rodando puramente sin ningún deslizamiento/deslizamiento sobre un suelo que tiene fricción. ¿Habrá fricción actuando sobre el disco/esfera? En caso afirmativo, ¿cuál será su dirección? Lo que creo es que no habrá fricción actuando, ya que la fricción no juega ningún papel en el rodamiento puro, ya que un cuerpo que se inicia en el rodamiento puro continúa rodando incluso si la fricción está ausente (al menos hasta donde yo sé) Mi profesor de secundaria dice que efectivamente habrá fricción actuando sobre el cuerpo, sin embargo, no habrá dirección, o más bien la dirección de la fricción sería 'desconocida'. ¿Tiene razón?
¿Habrá fricción actuando sobre el disco/esfera? En caso afirmativo, ¿cuál será su dirección?
Técnicamente, su resistencia a la rodadura o arrastre de rodadura. Aunque se usa el término fricción de rodadura, probablemente sea un nombre inapropiado. Para una discusión completa del tema ver: https://en.wikipedia.org/wiki/Rolling_resistance
La fuerza de resistencia a la rodadura está dada por
Dónde es el coeficiente de resistencia a la rodadura. El siguiente enlace da algunos valores para el coeficiente de resistencia a la rodadura:
https://www.engineeringtoolbox.com/rolling-friction-resistance-d_1303.html
Estos coeficientes son típicamente un orden de magnitud menor que los coeficientes de fricción estática y deslizante.
La dirección de la resistencia a la rodadura o arrastre es la misma que la de la fricción por deslizamiento, es decir, hacia atrás en oposición a la dirección de la fuerza de tracción o torsión aplicada a la rueda, como se ilustra en el diagrama introductorio en el segundo enlace. Entonces, al igual que la fricción por deslizamiento, la resistencia a la rodadura se opone a una fuerza en la dirección opuesta.
Pero incluso sin una fuerza de tracción o par aplicado al eje de la rueda, es decir, en el caso de una rueda libre, aún se disipa energía debido al comportamiento inelástico de todos los materiales reales en el área de contacto. Wikipedia señala que la causa principal de la resistencia a la rodadura de los neumáticos es la histéresis, es decir, el calentamiento resultante del comportamiento inelástico de materiales como el caucho cuando se comprime y se descomprime durante el contacto con la carretera.
La histéresis aumenta con el aumento del área de contacto entre el neumático y la superficie. Por lo que la pérdida es mayor para los neumáticos poco inflados. Si andas en bicicleta, "deslizarás" más con los neumáticos correctamente inflados que con los neumáticos desinflados, en igualdad de condiciones.
Espero que esto ayude.
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Kruthik
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