¿Hay alguna fricción entre la rueda y la carretera?

El ser humano inventó la rueda para eliminar el roce entre la rueda y la carretera. ¿Pero fuimos capaces de reducirlo a cero? ¿Hay fricción residual?

Esta pregunta es solo sobre la fricción entre la rueda y la carretera. Entiendo que habrá fricción en otros lugares, por ejemplo, entre la rueda y el eje o entre el vehículo y la atmósfera.

Las ruedas no se inventaron para deshacerse de la fricción, si lo hiciera, el propósito mismo de una rueda cesaría.
Si no hubiera fricción/resistencia con la superficie de la carretera, la rueda estaría girando libremente sobre el mismo lugar :)
¿Sabes lo que la gente llama fricción en el caso especial de las ruedas de un vehículo? Tracción. Deshacerse de él es lo último que alguien quiere hacer.
La fricción es un mal necesario.

Respuestas (5)

Como muchos otros señalan, hay fricción presente, de lo contrario, la rueda no agarraría la superficie y empujaría el automóvil hacia adelante. Pero estás hablando de un tipo diferente de fricción. Existe la posibilidad de diferentes tipos de fricción:

  • Fricción cinética , si la rueda alguna vez resbala y patina sobre el asfalto. Esta es la fricción entre objetos que se deslizan unos sobre otros.
  • Fricción estática , que es de lo que hablan las otras respuestas. Esta es la fricción que mantiene algo quieto. Siempre funciona en la dirección que evita que dos objetos se deslicen. El punto de la rueda que toca el suelo experimenta fricción estática, porque permanece inmóvil en ese momento insignificantemente pequeño.

Pero

  • La fricción de rodadura es a lo que te refieres. Idealmente, no hay fricción cinética, y la fricción estática solo agarra el asfalto y no reduce la velocidad (en una superficie horizontal y sin par de ruedas). Todas las demás fuerzas que trabajan contra la rotación de la rueda (excepto la fricción alrededor del eje, como también señala) se denominan colectivamente fricción de rodadura .

La fricción de rodadura ocurre por varias razones diferentes. Por ejemplo,

  • los neumáticos de caucho se contraen y expanden y así disipan energía. La energía se toma de la rotación y este factor cuenta como fricción de rodadura. También
  • el suelo debajo podría deformarse. La deformación cuesta energía y además provocará una superficie con fuerzas normales que ya no actúan radialmente (hacia el centro de la rueda). Tales fuerzas generarán pares que podrían contrarrestar la rotación. Vea la siguiente imagen de esta fuente :

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Sin fricción de rodadura (en un mundo ideal), el automóvil seguirá rodando y nunca se detendrá. Creo que esta es la pregunta real que tienes. Porque tiene razón en que en este sentido, la fricción que contrarresta el movimiento se ha eliminado como usted describe.

+1 por un punto importante sobre la fricción de rodadura. Encuentro más intuitivo pensar en la rueda haciendo un pequeño agujero en la superficie, y luego tener que "saltar" de este agujero (piense en el escenario de conducir en una playa para un ejemplo extremo de esto). Esto significa que básicamente está "rodando un poco cuesta arriba", y hace que la existencia de fricción de rodadura (como se ilustra en su diagrama) sea más intuitiva.
He especulado que también hay algo de fricción cinética porque cuando el neumático se deforma, C 2 π r donde en este caso r es la distancia desde el centro de rotación hasta el punto de contacto de la carretera. Parece que la "circunferencia" está fijada por la cantidad de caucho en la superficie, pero una rotación hace avanzar el punto de contacto menos que la "circunferencia", lo que provoca deslizamiento y fricción cinética.
Vale la pena señalar que los diseñadores de neumáticos tienen que sacrificar la reducción de la fricción de rodadura por el aumento de la fricción estática. Esto es quizás más fácil de ver con los distintos tipos de neumáticos de bicicleta. Un neumático de carretera delgado, resbaladizo y de alta presión tiene una fricción de rodadura muy baja pero patinará fácilmente; un neumático todoterreno gordo, nudoso y de baja presión no patina fácilmente, pero el ciclista tiene que esforzarse más para mantener la misma velocidad.

Sin fricción entre la rueda y la carretera, no podría acelerar (positivo, negativo, cambio de dirección).

Por lo tanto, sería imposible conducir un automóvil con neumáticos de fricción cero. Excepto que desea usar las ruedas solo para mantener el estado actual de movimiento y maneja y acelera por otros medios.

Los aerodeslizadores o los trenes de levitación magnética utilizan "fricción cero", pero la levitación no los mueve ni los detiene.

La fricción es la fuerza de reacción entre dos objetos cuando se mueven uno sobre el otro, como los neumáticos de un automóvil y la superficie sobre la que se desplaza. No se trata de que la fricción esté ausente. Siempre está ahí, aunque es muy inferior en comparación con la fricción por deslizamiento.

Y los humanos no "descubrieron" (prefiero descubrir a inventar por varias razones) la rueda para deshacerse de ella, sino para facilitar su trabajo (no creo que los humanos en ese momento supieran nada sobre la fricción o la fuerza).

Otra cosa, la fricción es una reacción, no exactamente una fuerza, no es algo de lo que uno pueda deshacerse. De todos modos todo lo que se mueve

(incluso en el espacio: la velocidad y la dirección de las naves espaciales de largo alcance deben ajustarse de vez en cuando o, de lo contrario, se desviarían de su camino. El espacio no es completamente vacío. El hecho es que el espacio está lleno de pequeñas partículas llamadas polvo cósmico y elementos como el hidrógeno y el helio.Esto también se aplica al espacio interestelar y todas las partículas mencionadas anteriormente forman lo que se conoce como el medio interestelar.

El medio interestelar está hecho principalmente de átomos de hidrógeno solitarios. Ni siquiera existen como parejas como lo hacen en la tierra. Mencioné antes que el espacio está lleno de átomos de hidrógeno. La densidad real del hidrógeno tal como existe en el espacio interestelar es en promedio de aproximadamente 1 átomo por centímetro cúbico).

tiene que vencer la fricción.

Las ruedas reducen la fricción porque el punto donde la rueda hace contacto con la carretera no se mueve en relación con la carretera. En cualquier momento particular, el punto de contacto está estacionario en la carretera, ya que el punto de contacto de la rueda se mueve hacia atrás a la misma velocidad que el automóvil se mueve hacia adelante.

Tuve una gran oportunidad de comprobar esto empíricamente hace algunos años. Conducía detrás de una camioneta que arrastraba unos buenos 10 m de cuerda delgada en el suelo. Moviéndome ligeramente de izquierda a derecha, pude hacer que la rueda delantera de mi automóvil pasara por encima de la cuerda. Instantáneamente la cuerda se rompió. Lo hizo porque la sección de la cuerda entre el suelo y mi neumático de repente se detuvo, mientras que el resto de la cuerda se movía a unos 60 km/h con la furgoneta.

Por supuesto, como señala Timeless, tiene que haber fricción entre la rueda y la carretera. Si no lo hubiera, no podría acelerar, desacelerar o cambiar de dirección. Para probar eso, intente conducir sobre hielo, donde la fricción se reduce mucho.

Sin embargo, si conduce a una velocidad constante con ruedas ideales (un buen ejemplo son las ruedas de un ferrocarril en una vía), la fricción es mucho menor que si tuviera que arrastrar el automóvil sin ruedas. Los buenos neumáticos están diseñados para brindar baja fricción cuando se conduce en línea recta a velocidad constante, pero también brindan alta fricción cuando se cambia de velocidad o de dirección.

Por supuesto, hay fricción. De lo contrario, los neumáticos nunca se desgastarán. Los cambiará una vez a los 10-15 años debido al envejecimiento del material.