La rueda

[unrooter]

Hola, como andan?
Bueno, tengo algunas preguntas que lamentablemente al respondermelas yo mismo llego a contradicciones.

1- Imaginense una rueda en un piso con rozamiento que se traslada sin deslizar (rodamiento sin deslizamiento), y que ninguna fuerza externa es ejercida en la rueda... simplemente va sola.

1.a) En esta situacion, ¿existe la fuerza de rozamiento estatica aplicada al punto de apoyo de la rueda con el piso?

2- Ahora imaginense la situacion 1, pero se le imprime una fuerza externa en el punto de la rueza que tiene mas velocidad (o sea, 'el de mas arriba').

2.a) Es claro que en este caso _sí_ existe una fuerza de rozamiento estatica en el punto de apoyo de la rueda con el piso, llamemosle F_r a esa fuerza y F a la fuerza externa. Aplicando Newton llegamos a que la fuerza neta sobre el centro de masa es (F_r+F) y que el torque neto es (F-F_r)R, donde R es el radio de la rueda.
Mi pregunta es: Por un lado viendo la ecuacion de Newton, la fuerza de rozamiento contribuye a una aceleracion positiva de traslacion de la rueda, pero viendo la otra ecuacion contribuye a una aceleracion negativa (en realidad disminuir la aceleracion positiva) de la rueda. Entonces al fin y al cabo... ayuda o se opone?

3- En algun lado yo habia leido que (no se en que contexto) aunque la fuerza de rozamiento existia, no hacia trabajo sobre la rueda (lo cual no modifica su velocidad) ya que el punto de aplicacion cambiaba o algo asi. ¿Como seria bien esta situacion?

Como ven, no tengo muy clara las cosas y al tener todo en cuenta para responder mis dudas llego a contradicciones.

Desde ya gracias por la ayuda

[[Beto]]

Re: La rueda

Hola, quizás el siguiente hilo te aclare un poco las ideas:

CLICK AQUI

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Re: La rueda

Recuerda que la energía transmitida en forma de trabajo por una fuerza es igual a la magnitud de la misma por el desplazamiento (y, además, es un producto escalar). El punto de contacto, donde se aplica el rozamiento, no se desplaza, y por lo tanto no hay transmisión de energía.

En este caso, toda la energía se suministra por la fuerza que se hace en el extremo superior. Y el desplazamiento a esa altura es muy grande (el doble que en el centro de masas), por lo tanto transmite mucha energía.

Ahora bien, si lo que quieres comprobar es si la fuerza de rozamiento "ayuda" o "opone", haz el siguiente ejercicio. Calcula el movimiento tal cual, y después suponiendo que no hay rozamiento.

El caso sin rozamiento es muy sencillo: suponiendo que partimos del reposo, velocidad angular $\omega = F R t / I$, velocidad lineal $v = F t /m$, energía [Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida] . Haz por ti mismo el ejercicio con rozamiento, y comprueba las diferencias. (Edito para darte una pista sobre como hacerlo más fácilmente: busca en este foro algún ejercicio que use el centro de rotación instantáneo).

Eso sí, la pregunta del millón de euros: ¿el rozamiento se dirige hacia adelante o hacia atrás? Es evidente que en este caso el rozamiento juega un papel esencial para conseguir que se cumpla la condición de no deslizamiento, $a = R\alpha$.