forza d'attrito nel rotolamento

[Magma]

Ai fisici importa poco del puro rotolamento, e dei corpi rigidi in generale, mentre un meccanico ne sa praticamente vita morte e miracoli

Nel bene o nel male, noi siamo costretti a conoscere le deformazione dei corpi

[Vulplasir]

Continui a ripetere sempre la stessa roba...chiaramente sempre sbagliata.

Invece la forza di aderenza si esplica sempre in un'unica direzione: quella data dalla risultate delle forze esterne

Ma che diamine vuol dire? Ma quali forze esterne? In una ruota motrice quali sono le forze esterne? Non è che chi ti ha insegnato quella roba (chiaramente un costruttore di strade, alias civile) non ha idea di cosa sia una ruota motrice e dei fondamenti della dinamica?

[Magma]

Ma che diamine vuol dire? Ma quali forze esterne?

Le forze esterne, in genere, sono la forza peso, centrifuga, di trazione o frenante (esercitata dal motore). L'equilibrio di tale forze è determinato dalle reazioni della superficie di vincolo. In particolare la direzione della componente parallela della reazione vincolare al piano di rotolamento coincide con la direzione della forza di aderenza.

[professorkappa]

L'attrito volvente non garantisce aderenza: è il fenomeno di compressione e decompressione dello pneumatico

È proprio quasta compressione e decompressione che garantisce aderenza allo pneumatico: in questo modo a livello microscopico tra ruota e pavimento non c'è movimento relativo; quindi si potrà parlare di moto in puro rotolamento.


Forse mi sono espresso male, per cui dico faccio un piccolo riassunto di come è vista la cosa da un punto di vista civile

L'aderenza è una forza dovuta all'insieme degli incastri complessivi che si hanno a livello macroscopico quanto microscopico.
Quando si manifesta attrito tra due superficie, vi è un fenomeno di scorrimento macroscopico tra di esse; invece in caso di aderenza le due superifci non muovo e lo spostamento relativo tra due punti corrispondenti è trascurabile.
Inoltre il modulo della forza di attrito è

$F_(at)=\muP_(_|_)$

mentre quello dell'aderenza è

$F_(ad)<=f_(lim)P_(_|_)=F_(ad, lim)$

Esempio:
consideriamo un parallelepipedo di peso $P$ su un piano orizzontale. Applichiamo una forza $F$ orizzontale e il corpo rimane fermo fino a quando

$F<F_(ad, lim)$

aumentando man mano il modulo di $F$, l'aderenza cresce linearmente fino al valore limite. Superato il quale si innesca il un moto di scorrimento, essendo venuti meno gli incasti tra le due superfici (quindi non c'è più aderenza ma attrito)

Tutto ciò, in ambito stradale, è importate perché se un veicolo richiedesse un'aderenza al contatto superiore al valore limite che il vincolo può restituire, verrebbe mendo l'aderenza al contatto. E, considerato il fatto che $F_(at)$ ha un modulo costante e a inferire a $F_(ad,lim)$ e che $F_(at)$ non ha una direzione principale rispetto cui indirizzarsi, la direzione del moto è data quella della velocità nell'istante in cui il veicolo perde aderenza. Invece la forza di aderenza si esplica sempre in un'unica direzione: quella data dalla risultate delle forze esterne. Ad esempio, se si perde aderenza in curva, si va per la tangente e non si segue la direzione voluta dall'utente; per questo è importante che ci sia questo gioco di incastri tra ruota e la pavimentazione stradale.

Mi pare che quello che chiami aderenza sia l'attrito statico e l'attrito quello dinamico. Non vedo cosa c'entri il ciclo di isteresi nella fase di deformabilita'. Sicuramente avra' un gioco in quella parte, ma non vedo come si possa stabilire, ne' l'utilita' di conoscerolo, se non per il fatto che e' responsabile del rallentamento del veicolo (che non avverrebbe se la ruota fosse idealmente rigida).

[Vulplasir]

Stai facendo una gran confusione...tu hai in mente qualcosa del genere




Ma queste sono condizioni di EQUILIBRIO per le ruote, ossia quando le ruote viaggiano a velocità costante, allora è chiaro che la reazione del terreno deve essere contraria a quella delle forze e momenti esterni sulla ruota, ma questo non significa che non ci può essere puro rotolamento quando le ruote accelerano, e, se accelerano, la "forza di aderenza", come preferisci chiamarla, NON è assolutamente uguale e contraria alle forze esterne, come dici qui

Una piccola precisazione se il corpo è in moto, non si parla di forza di attrito ma di aderenza; la quale ha direzione uguale alla risultante delle forze esterne e verso opposto

Ed è la stessa forza di aderenza che determina l'accelerazione

L'errore rimane sempre qui

Può accelerare ma, per avere puro rotolamento, la somma delle forze orizzontale deve essere nulla, equilibrio garantito dalla forza di aderenza, ed necessario che si crei il momento tra gli sforzi al contatto; altrimenti, in assenza del momento e con una relazione orizzontale T≠0, c'è solo scorrimento relativo. Invece se si ha un'accelerazione brusca, si ha uno slittamento.

Il fatto che tu pensi che, se c'è accelerazione, allora l'aderenza tra ruota e piano viene persa

[Magma]

Il fatto che tu pensi che, se c'è accelerazione, allora l'aderenza tra ruota e piano viene persa

In effetti sto studiando per un altro esame e potrei non avere le idee ben chiare e lucide, soprattutto non ricordare quello che scrivo . Ma non mi pare di aver detto che non possa esserci accelerazione, ma che deve essere progressiva per non perdere aderenza ed evitare lo slittamento: immagina la macchina da ferma, un'accelerazione brusca non determina moto perché la ruota slitta e non c'è aderenza con la pavimentazione.

tu hai in mente qualcosa del genere

Yes! Precisamente la figura rappresenta, per me, il moto incipiente; solo che considero una ruota deformabile e non rigida come nei Flintstones : è chiaro che in questo modo non si possa apprezzare l'azione dell'aderenza.

se [le ruote], accelerano la "forza di aderenza" NON è assolutamente uguale e contraria alle forze esterne

E quindi che direzione ha? Ormai mi hai incuriosito Noto che ti piace lasciare un po' di suspense.

[Vulplasir]

Ma non mi pare di aver detto che non possa esserci accelerazione, ma che deve essere progressiva per non perdere aderenza ed evitare lo slittamento: immagina la macchina da ferma, un'accelerazione brusca non determina moto perché la ruota slitta e non c'è aderenza con la pavimentazione.

Su questo sono d'accordo, una brusca accelerazione causa lo slittamento delle gomme, allora forse ci siamo capiti male

solo che considero una ruota deformabile e non rigida come nei Flintstones : è chiaro che in questo modo non si possa apprezzare l'azione dell'aderenza.

Si certo ma non fa nessuna differenza, si parla di modelli, nella realtà sappiamo cosa causa l'attrito, l'aderenza, etc e il fatto che il contatto col terreno non è puntiforme, ma nel modello non ci serve rappresentarlo, ci basta solo rappresentarne gli effetti...quindi una ruota perfettamente rigida su cui agisce una forza di aderenza non ha niente di strano, se poi vogliamo rappresentare anche il momento resistente dovuto alll'attrito volvente ci basta aggiungere un momento resistente alle forze in gioco, con la ruota che continua a rimanere perfettamente rigida.

E quindi che direzione ha? Ormai mi hai incuriosito

Ha semplicemente il verso e direzione dell'accelerazione della ruota, come dicono le leggi della dinamica





In questo caso si ha una ruota "motrice" su cui agisce il momoment motore $M_m$ e ha accelerazione $a$ (non è moto incipiente, il moto è già iniziato), il terreno reagisce con una forza verticale, una orizzontale e un momento resistente $M_r$, ho quindi rappresentato la forze verticale e il momento resistente sepratamente, ma potevo anche rappresentare solo la forza verticale traslata di $delta$ in avanti, sarebbe stato lo stesso. Le leggi della dinamica quindi ci dicono che, se la ruota accelera in avanti, ci deve essere una forza in quella direzione, nel nostro caso l'unica forza orizzontale è la forza di aderenza, che quindi determina l'accelerazione dell'auto. (ma tale forza di aderenza si origina come conseguenza del fatto che il momento motore tende a far slittare a sinistra la ruota nel punto di contatto, l'aderenza glielo impedisce con una forza a destra, ma se non ci fosse momento motore la ruota non tenderebbe a slittare a sinistra e quindi non si originerebbe neanche la reazione di aderenza, motivo per cui ci serve e come la benzina)

Se la ruota non accelerasse, saremmo nelle condizioni di equilibrio descritte prima, la forza di aderenza orizzontale sarebbe nulla (non abbiamo altre forze orizzontali da equilibrare) mentre la reazione verticale del terreno e il momento resistente bilancerebbero rispettivamente la forza peso blu della ruota e il momento motore.

[Vulplasir]

È chiaro che nei corsi ingegneristici tutte le macchine si studiano a regime (come per esempio le ruote, si studiano le reazioni del terreno supponendo la ruota in moto uniforme) per semplicità, ma ovviamente tali ragionamenti valgono anche in presenza di accelerazioni (alla fine basta aggiungere tra le forze reali agenti sulla ruota anche le forze apparenti $-ma$ e il tutto si riconduce al caso statico, ma di fatto l'accelerazione se c'è, è causata dalla forza di attritostatico/aderenza della ruota col terreno)

[Magma]

Ma non mi pare di aver detto che non possa esserci accelerazione, ma che deve essere progressiva per non perdere aderenza ed evitare lo slittamento: immagina la macchina da ferma, un'accelerazione brusca non determina moto perché la ruota slitta e non c'è aderenza con la pavimentazione.

Su questo sono d'accordo, una brusca accelerazione causa lo slittamento delle gomme, allora forse ci siamo capiti male

Evviva!

(ma tale forza di aderenza si origina come conseguenza del fatto che il momento motore tende a far slittare a sinistra la ruota nel punto di contatto, l'aderenza glielo impedisce con una forza a destra, ma se non ci fosse momento motore la ruota non tenderebbe a slittare a sinistra e quindi non si originerebbe neanche la reazione di aderenza, motivo per cui ci serve e come la benzina)

Non capirò mai¹: son troppo concreto per apprezzare questi virtuosismi.
Per me l'aderenza, opponendosi alla direzione del moto impedisce il moto relativo tra la superficie della ruota e del manto stradale permettendo il moto stesso: dal fatto che la ruota non possa slittare, grazie al momento si ha il moto.

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Note

1. L'ho capito, però lo trovo un assurdo non riesco a introiettare l'idea stessa della forza di aderenza come forza attiva (generatrice del moto), per me è una reazione. ↑

[professorkappa]

Non capirò mai¹: son troppo concreto per apprezzare questi virtuosismi.
Per me l'aderenza, opponendosi alla direzione del moto impedisce il moto relativo tra la superficie della ruota e del manto stradale permettendo il moto stesso: dal fatto che la ruota non possa slittare, grazie al momento si ha il moto.

Ma non sono virtuosismi. E' stato di una chiarezza lampante.
Se spingi una carriola, e c'e' "aderenza", verso dove e' rivolta la forza d'attrito?

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Note

1. L'ho capito, però lo trovo un assurdo ↑