Mi confonde il fatto di avere sia la coppia che la forza applicata al CM. Mi verrebbe da pensare che siccome la forza F , se applicata al CM, non fa momento e quindi mi ritrovo nel caso di "ruota motrice" e quindi anche qui la forza di attrito deve essere rivolta verso avanti per l'equilibrio alla rotazione.
Così come nel caso di strisciamento, anche in quello di puro rotolamento non si può sapere a priori la direzione della forza d'attrito ( e se essa c'è o no), ma in questo caso siamo molto facilitati perché sappiamo che tra traslazione e rotazione c'è "coordinazione" (ossia abbiamo il vincolo $dotx=Rdot theta$, che è un vincolo anolonomo, mentre nel caso di strisciamento la velocità di rotazione e quella di traslazione possono essere qualunque). Per determinare la direzione della forza d'attrito devi risolvere le due equazioni cardinali applicate al disco imponendo il puro rotolamento, non c'è altro modo per determinare nel caso generale la direzione. Infatti considera il caso di una coppia M e una forza F applicate al centro del disco, in base ai valori di F e M la forza d'attrito può essere in un verso oppure nell'altro (oppure nulla)...infatti se la coppia M è "molto grande" e la forza F è "molto piccola", il disco tenderà a ruotare più velocemente di quanto trasla, quindi la forza d'attrito deve agire per "coordinare" queste due velocità, come? agendo nello stesso verso di F, infatti in questo modo accelera il disco e al contempo "rallenta" la sua velocità angolare, creando il puro rotolamento...se invece F fosse molto grande e M molto piccola, la forza d'attrito deve agire in modo da rallentare il disco e aumentare la sua rotazione, ossia deve agire nel verso opposto a F. Detto in parole molto povere.