Trabajo realizado por fricción estática en Rolling

Al rodar sin resbalar, entiendo que la velocidad del punto donde el rozamiento estático con el suelo es 0, y por lo tanto el rozamiento estático no puede realizar trabajo. Sin embargo, según las leyes de Newton, un objeto que rueda sin resbalar sobre una superficie nivelada experimenta una fricción estática y, por lo tanto, una aceleración. Esto significa que el objeto se detendrá con el tiempo. Como resultado, delta K no es 0, entonces, ¿cómo no contradice esto el teorema de la energía del trabajo?

Respuestas (1)

Supongamos que alguna fuerza externa está acelerando un cuerpo y el cuerpo sigue rodando sin deslizarse. Ahora bien, si la velocidad aumenta sin aumentar la velocidad angular, el cuerpo se deslizará. Entonces, la fricción actúa de tal manera que se opone al movimiento transnacional del cuerpo y aumenta la velocidad angular, transfiriendo efectivamente parte del trabajo realizado por la fuerza externa a la energía de rotación.

Supongamos que no hay ningún elemento externo (aparte de la fricción) y que el cuerpo rueda sin deslizarse. Entonces la velocidad en el punto de contacto es cero y, por lo tanto, la fricción es cero. Entonces, la fricción no realiza trabajo y la fuerza neta sobre el cuerpo es cero. Entonces el cuerpo no perderá energía.

Sin embargo, en un escenario real, un cuerpo que rueda sin resbalar sin ninguna fuerza externa eventualmente se ralentiza debido a la fricción. Esto se debe al hecho de que el cuerpo se deforma en el punto de contacto debido a la fuerza normal y esto requiere algo de energía. Posteriormente, esta energía se disipa en forma de calor.

No obstante, si existe la fuerza de fricción (lo cual existe) y, por lo tanto, se acelera (no importa si frena hasta detenerse o no), hay un cambio en la energía cinética. Esto requiere algo de trabajo.
Además, todavía hay fricción en el punto inferior con velocidad 0. Piense en empujar un bloque pesado que no se mueve, no se mueve porque la fricción estática impide su movimiento.
Soy este ejemplo, la energía cinética de rotación y la energía cinética de traslación cambian juntas (fue dada por v = r ω Por lo tanto, la energía no se puede transferir entre las dos cantidades.
He editado mi respuesta.
¿Cómo puede decir que la fricción es cero? La fricción es lo que proporciona el par para la rotación. Sin él, el objeto simplemente se deslizaría.
Cuando el objeto ha logrado v = r ω , la fricción se vuelve cero (como la velocidad del punto de contacto = v r ω = 0 ), por lo que el par se vuelve cero. Después de eso, el momento angular no cambia, ya que no hay par, por lo que la velocidad angular permanece constante y la velocidad lineal permanece constante ya que no hay fuerza. Entonces el objeto mantiene v = r ω para siempre.