¿Es esta la forma correcta de pensar por qué la fricción estática se dirige radialmente durante un giro en una superficie nivelada?

Entonces, después de reflexionar mucho sobre el hecho de que la fuerza de fricción estática neta apunta en el centro, perpendicular al movimiento tangencial, pensé en esta explicación.

Si observamos un automóvil que circula en círculo, las ruedas siempre giran. Hay una fuerza de fricción estática que hace que los neumáticos giren, apuntando en la misma dirección que los neumáticos. También hay una fuerza de fricción estática que hace que las ruedas no se deslicen. Las ruedas quisieran moverse en la dirección tangencial al círculo debido a la inercia, y la fricción estática también quiere detener esto, por lo que se opondrá a la inercia. Esta fuerza debe estar actuando tangencialmente al círculo pero en dirección opuesta. La suma vectorial de estas fuerzas debe ser igual a la fuerza centrípeta.

¿Es esta una explicación correcta? Ningún instructor ha explicado nunca cómo se suman estas dos fuerzas, así que no estoy seguro de si estoy en lo cierto. ¡Gracias!

Yo también tengo esta pregunta. Dado que ha pasado mucho tiempo después de la publicación, ¿ha encontrado la respuesta?

Respuestas (2)

Recuerde que la fricción estática es solo una fuerza, tiene que apuntar paralela a la superficie y su razón de ser es evitar el deslizamiento. Puedes pensar en ello como la fuerza en los dientes de un engranaje. Pero usted está interesado en sus diferentes componentes, que existen por diferentes razones, porque hay diferentes razones por las que puede ocurrir el deslizamiento del neumático en el suelo. Una es que si se presiona el pedal del acelerador del automóvil, entonces la llanta está tratando de deslizarse hacia atrás en el suelo y requiere una fuerza hacia adelante sobre la llanta para evitarlo. Esto finalmente se convierte en la fuerza que acelera el automóvil. Si el automóvil no acelera y no sufre resistencia del aire u otras formas de disipación, no hay ninguna fuerza de fricción estática en la dirección del movimiento del automóvil.

Si el automóvil también está girando, las ruedas intentarán deslizarse lateralmente a lo largo de la carretera, alejándose del centro de la curva. Nuevamente, la fuerza de fricción estática lo evitará, por lo que esta vez proporcionará la fuerza centrípeta en el automóvil. Entonces, la fricción estática es siempre la fuerza que hace que el automóvil acelere, en cualquier dirección en la que esté acelerando. Sin embargo, no es la fuerza que hace que la rueda gire más rápido la que proviene del eje, y la fuerza de fricción se opone a eso.

¡Gracias Ken! Entonces, ¿los dos componentes que mencioné son los componentes correctos que suman para igualar la fuerza centrípeta?
No veo por qué habría dos componentes que se suman. La fuerza centrípeta es lateral a la carretera, y todo eso es fricción estática. Si el automóvil se mueve a una velocidad constante, sería necesario que hubiera algún tipo de par de la carretera para girarlo, por lo que la fricción estática también tendría que hacer eso, pero ese par parecería normal ignorarlo. Entonces, solo hay una fuerza centrípeta: la fuerza de inercia no cuenta, ese es solo el término ma, así que eso es lo que equivale a la fuerza centrípeta. La fuerza centrípeta es ma, pero tiene que provenir de algunas fuerzas reales, aquí solo fricción.
el problema para mí en la comprensión es cómo la fricción estática proporciona una fuerza lateral a la carretera. Puedo ver cómo actuarían dos fuerzas diferentes de fricción estática que se sumarían para ser la fuerza neta centrípeta, pero no veo cómo la fricción estática empujaría el neumático en una dirección que no es del todo paralela. a la orientación del neumático (como cómo con el movimiento de rotación es paralelo)
Para ver que la orientación de la llanta no es el tema crucial, imagínese sosteniendo una llanta en sus manos e intentando arrastrarla lateralmente por el suelo. Obtendrá una fuerza de fricción estática que evitará que la llanta se mueva, independientemente de la dirección en la que intente deslizarla, si no empuja demasiado.
Correcto, entonces estamos de acuerdo en que hay dos fuerzas componentes actuando sobre el neumático que son parte de la fuerza de fricción estática neta que apunta centrípetamente: una fuerza permite que el neumático ruede, otra impide el movimiento en la dirección tangencial. ¿Es esta la forma correcta de pensar en ello?
Sólo el segundo apunta centrípetamente. El primero, que aparece sólo cuando hay un cambio de velocidad, es de dirección azimutal.

No. La fricción estática puede actuar para evitar que las llantas patinen, pero a una velocidad constante, no se requiere fuerza para hacerlo, por lo que la fricción estática a lo largo de la trayectoria del automóvil puede ser cero. La fricción estática perpendicular a la trayectoria del automóvil es lo que le permite girar. Para un movimiento circular uniforme, solo se necesita una fuerza horizontal.