Por favor, ¿alguien podría ayudar con algo de física sobre las fuerzas resistivas que reducirían la velocidad de una pelota que rueda por el piso? He encontrado fragmentos de información contradictorios sobre el efecto que tiene la fricción. Si la pelota toca el piso, ¿tengo razón al pensar que no hay fricción cinética ya que las superficies no se mueven entre sí? Habría fricción estática, por supuesto, pero en términos de desaceleración de la pelota, no habría pérdidas por fricción entre el piso y la pelota. Mi razonamiento es que el trabajo realizado contra el movimiento de las bolas sería la fuerza de fricción multiplicada por la distancia en la que actúa, pero no hay fricción cinética y la fricción estática no puede realizar ningún trabajo por definición, ya que es estática. ¿Está bien? Algunos fragmentos de información que he encontrado dicen que la fricción se opone al movimiento, pero no
Tiene razón en que la pelota no se mueve con respecto al piso, por lo que no tenemos que preocuparnos por la fricción cinética en esta interfaz.
Pero dado que la pérdida de energía allí es tan baja, otras áreas de pérdida de energía se vuelven significativas. Es necesario investigar las pequeñas fuentes de pérdida para comprender el panorama. Como dices, la resistencia del aire podría aparecer como una parte importante.
La otra área importante de pérdida proviene del hecho de que ni el piso ni la pelota son completamente rígidos o completamente lisos. Esto permite que ambos se flexionen durante el giro. Parte de esta flexión será inelástica. El rebote del material será incompleto, ralentizando el balón. Las áreas donde la interfaz no es completamente lisa harán que las dos superficies golpeen y vibren. La vibración se disipa como calor y sonido, no como movimiento. Si puede escuchar la pelota rodando, entonces sabe que parte de la energía se está perdiendo para generar las ondas de sonido.
El efecto de la suma de todas estas pérdidas se conoce comúnmente como "fricción de rodadura" o "resistencia a la rodadura", aunque la fuente es algo diferente al uso físico común de la fricción estática y cinética.
Si la pelota y la superficie sobre la que rueda fueran completamente lisas, no habría fricción estática. Pero la pelota no rodaba; se deslizaría.
En realidad, la pelota y la superficie son ásperas, pero esto hace que la pelota se mueva mientras rueda. La sacudida causada por la rugosidad de la superficie está justo por encima del umbral entre la fricción estática y la cinética. Este umbral es el coeficiente de fricción estática, que es la cantidad de fuerza que resiste la fricción dividida por la fuerza normal perpendicular a las superficies rodantes. Sin embargo, como el punto de contacto entre la bola y la superficie siempre es estático, la única fricción mecánica que debe tener en cuenta en una bola rodante es la fricción cinética.
La fricción cinética en una bola rodante es causada por el movimiento de la superficie áspera de la bola contra la superficie áspera del piso. El coeficiente de fricción cinética siempre es menor que el coeficiente de fricción estática, porque se necesita menos fuerza para mantener un objeto en movimiento que para vencer su inercia inmóvil. Sin embargo, como una pelota rueda en lugar de deslizarse, la fricción cinética no será muy considerable.
Cuanto más suave sea la pelota, más se deformará mientras rueda y mayor será la superficie de contacto entre la pelota y el piso, lo que brinda más oportunidades para la fricción cinética. Además, la deformación de la pelota es un uso de energía y creará resistencia.
Además de la fricción mecánica, existe una atracción molecular entre el material de la pelota y el material de la superficie.
Generalmente, el coeficiente de fricción de rodadura se determina experimentalmente para dos materiales. Puede calcular la fuerza resistiva multiplicando el coeficiente de fricción rodante por el peso del objeto rodante (la fuerza normal).
Si uno se pone a analizar este problema, sospecho que es muy complicado y probablemente tenga diferentes regímenes de movimiento con respecto a la transferencia de energía, y en relación con la velocidad o más bien el impulso de la pelota y la fuerza normal que depende de la gravedad y el peso de la pelota. La pelota tiene un momento lineal hacia adelante, pero dado que la fricción agarra la superficie, imparte un par y, por lo tanto, la pelota también almacena un momento angular. Uno puede plantear el problema como un experimento mental y decir que la fricción es completamente "estática", pero la realidad es que las cosas están muy desordenadas: hay agarre y deslizamiento y el calor siempre se pierde en el piso a medida que la pelota rueda. Eso es lo que finalmente lo ralentiza si no tiene en cuenta la resistencia al viento (arrastre).
Una vez trabajé con un ingeniero muy inteligente que inventó un reductor de engranajes que no tenía dientes. La idea era eliminar la reacción y tener una resolución de movimiento infinita. El diseño era similar a una disposición de engranajes planetarios, pero en lugar de engranajes, utilizó cojinetes de bolas redondos y altamente pulidos de precisión que se contactaban entre sí con una precarga extremadamente alta. En teoría, debería haber funcionado en base a la suposición de que toda la fricción sería estática (suponiendo suficiente precarga). Pero el invento fracasó. Nunca pudo eliminar por completo la fricción deslizante y el período de eventos estáticos/deslizantes fue aleatorio y nunca repetible.
Juan1024