Divulgación La fuerza de rozamiento y la centrípeta

[Visitante]

Este es un tema que hemos tratado de resolver en la clase de física, pero no tengo muy claro cómo se produce. Imaginemos un coche que gira sin peralte ¿Qué fuerza produce la fuerza centrípeta? ¿Cómo la fuerza de rozamiento está relacionada? Es decir, al mover las ruedas del coche ¿Cómo consigues producir la fuerza centrípeta? ¿La fuerza de rozamiento no podría ser en algún caso una fuerza conservativa? Como cuando el coche gira y el módulo de la velocidad es igual al módulo de la fuerza de rozamiento.

[skynet]

Re: La fuerza de rozamiento y la centrípeta

¿Qué fuerza produce la fuerza centrípeta? ¿Cómo la fuerza de rozamiento está relacionada?

la fuerza centrípeta es la fuerza de rozamiento entre el asfalto y las ruedas

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Es decir, al mover las ruedas del coche ¿Cómo consigues producir la fuerza centrípeta?

al girar las ruedas, la inercia tiende a mantener al coche en movimiento rectilineo, pero como las ruedas están giradas tendrían que deslizarse transversalmente, por eso se produce una fuerza de rozamiento estático que evita ese deslizamiento y que está dirigida hacia en centro de giro, que es la fuerza centrípeta.

las fuerzas de rozamiento en una rueda siempre es transversal a su direccion porque la rueda no permite el deslizamiento transversal y es rozamiento de tipo estático ... mientras que no se produce ninguna fuerza en la dirección longitudinal de la rueda (a menos de que se esté acelerando) porque en esa direccion la rueda gira por lo que no tiende a deslizar.

[Visitante]

Re: La fuerza de rozamiento y la centrípeta

¿Y en este caso la fuerza de rozamiento no sería una fuerza conservativa? ¿Y qué es lo que tiene que pasar exactamente en las ruedas para que derrape?

[Richard R Richard]

Re: La fuerza de rozamiento y la centrípeta

¿Y en este caso la fuerza de rozamiento no sería una fuerza conservativa?

Si puedes idealizar a la fuerza de rozamiento estatica como una fuerza conservativa, si es que supones que la energia cinetica inicial es igual a la energia cinetica de traslacion, e introduces la energia de rotacion del vehiculo sobre el centro de la curva, ademas mantienes la condicion rodadura en las 4 ruedas del coche....

¿Y qué es lo que tiene que pasar exactamente en las ruedas para que derrape?

vamos al caso de una rueda en particular

para que haya rodadura, la velocidad de giro de la rueda es el cociente de la velocidad tangencial sobre el radio de la rueda.

$\omega =\dfrac {v_t}{r}$

suponiendo que como tiene 4 ruedas la cuarta parte de la masa del vehiculo es la se aplica al neumatico, puedes ver que la normal al piso será

$N=\dfrac{m_vg}4$

la maxima fuerza de rozamiento estatica que soporta el neumático en dirección radial es

$F_{r_{max}}=\mu_eN$

cuando la centrípeta para mantener el giro a la velocidad tangencial desarrollada es mayor que la máxima fuerza de rozamiento entonces habrá derrape,

para que gire circularmente debe darse que

$\cancel{\dfrac{m_v}4}\dfrac{v_t^2}{R_c}\leqslant\mu_e\cancel{\dfrac{m_v}4}g<br />$

o bien

$\dfrac{v_t^2}{R_c}\leqslant\mu_eg<br />$

y la perdida de energía cinetica vendrá dada por $\mu_d N\Delta R_c$ y como $\mu_d<\mu_e$ cuando hay derrapar el auto sale de la trayectoria circular y puede luego volver a tomar otro radio mayor de giro en rodadura, cuando por incrementarse el radio la centrípeta sea menor que el rozamiento estatico combinados tanto tangencial como radialmente.

[skynet]

Re: La fuerza de rozamiento y la centrípeta

¿Y qué es lo que tiene que pasar exactamente en las ruedas para que derrape?

... que la fuerza que tiene que hacer para evitar el deslizamiento sea mayor que $\mu_e N$

[ignorante]

Re: La fuerza de rozamiento y la centrípeta

Una dudita: ¿Dónde se localiza en este caso la fuerza de reacción correspondiente a la fuerza centrípeta (considerando la tercera ley de Newton)?

[skynet]

Re: La fuerza de rozamiento y la centrípeta

la fuerza centrípeta se aplica en la rueda, y la fuerza de reacción igual y opuesta se aplica al asfalto