Auto, curva e attrito.
Ciao,
Leggo nel testo:
"Se la curva è stretta o la velocità è alta, la forza d'attrito necessaria potrebbe essere maggiore della massima possibile." Fin qui tutto bene.
Poi: "In questo caso, subentra la prima legge di Newton e la macchina slitta lungo una linea retta che la porta all'esterno della curva".
Su questo non sono d'accordo. La strada non riuscirà a esercitare la forza centripeta necessaria per quella curva, ma comunque eserciterà una certa forza, quindi la macchina, al limite riuscirà a muoversi in una circonferenza di raggio maggiore. Andrà comunque all'esterno della curva, ma non in linea retta. Sbaglio qualcosa?
Grazie.
Leggo nel testo:
"Se la curva è stretta o la velocità è alta, la forza d'attrito necessaria potrebbe essere maggiore della massima possibile." Fin qui tutto bene.
Poi: "In questo caso, subentra la prima legge di Newton e la macchina slitta lungo una linea retta che la porta all'esterno della curva".
Su questo non sono d'accordo. La strada non riuscirà a esercitare la forza centripeta necessaria per quella curva, ma comunque eserciterà una certa forza, quindi la macchina, al limite riuscirà a muoversi in una circonferenza di raggio maggiore. Andrà comunque all'esterno della curva, ma non in linea retta. Sbaglio qualcosa?
Grazie.
Risposte
Quello di profK. Sono abbastanza d'accordo con te, nel senso che, se l'attrito non basta per una traiettoria con un certo raggio, perchè non dovrebbe permetterne un'altra con un raggio maggiore? Perchè si conclude senz'altro che va diritto?
"professorkappa":
Parte per la tangente quindi accelerazione centripeta e' nulla e dunque la forza attrito statico si annulla.
A me pare una conclusione giustificata da un'affermazione arbitraria, quella secondo cui l'auto partirebbe per la tangente.
Da una grossolana ricerca sul web, i coefficienti di attrito statico tra le gomme e l'asfalto asciutto oppure tra le gomme ed il ghiaccio mi risultano rispettivamente 0.65 e 0.10, il che significa che a parità di velocità dell'auto il raggio di curvatura passa dal valore che si ha finchè le gomme aderiscono all'asfalto ad uno 6.5 volte più grande quando la gomma improvvisamente incontrasse il ghiaccio. Per esempio, su una curva con raggio 20 m l'auto inizierebbe a percorrere una circonferenza (tangente in quel punto) di raggio 130 m , quanto meno finchè non esce di strada, dove il discorso cambia per evidenti motivi. Un aumento del genere giustifica il fatto che la traiettoria sul tratto ghiacciato si possa considerare quasi rettilionea. Almeno così la vedo io.
@mgrau
La questione è un'altra ... affinché ci sia una seppur minima curvatura deve esserci una forza che abbia una compnente ortogonale alla traiettoria, ok? Quello che io mi chiedo è perché si dia per scontato che questa continui sicuramente ad esserci quando l'auto perde aderenza ... andrebbe dimostrato, no?
Cordialmente, Alex
La questione è un'altra ... affinché ci sia una seppur minima curvatura deve esserci una forza che abbia una compnente ortogonale alla traiettoria, ok? Quello che io mi chiedo è perché si dia per scontato che questa continui sicuramente ad esserci quando l'auto perde aderenza ... andrebbe dimostrato, no?
Cordialmente, Alex
Secondo me fate questo errore (a mio modesto parere, ovviamente): date per scontato che le due situazioni (con o senza aderenza) siano uguali, quello che cambia è solo l'ordine di grandezza delle forze in gioco ma a me non pare sia così ...
Schematizzo:
Quando l'auto va dritta sulla strada asfaltata, la gomma "morde" l'asfalto, spingendo "indietro" il terreno e ricevendo da questi una spinta in avanti (come un centometrista ai blocchi di partenza).
Quando sterzo la ruota continua a fare lo stesso lavoro di prima, solo che la direzione della spinta non è parallela alla traiettoria dell'auto, ora c'è una componente ortogonale che fa curvare la macchina.
Se sterzando sul ghiaccio, perdo aderenza e la macchina va "dritta", nasce una forza d'attrito dinamico contraria alla direzione in cui stavo andando; affinché l'auto curvi deve esserci contemporaneamente una forza d'attrito statico (con una componente ortogonale): ora, a me suona perlomeno strano che sulla stessa gomma e negli stessi punti esista sia attrito statico che attrito dinamico (tra l'altro in versi più o meno contrapposti) ... IMHO
Cordialmente, Alex
Schematizzo:
Quando l'auto va dritta sulla strada asfaltata, la gomma "morde" l'asfalto, spingendo "indietro" il terreno e ricevendo da questi una spinta in avanti (come un centometrista ai blocchi di partenza).
Quando sterzo la ruota continua a fare lo stesso lavoro di prima, solo che la direzione della spinta non è parallela alla traiettoria dell'auto, ora c'è una componente ortogonale che fa curvare la macchina.
Se sterzando sul ghiaccio, perdo aderenza e la macchina va "dritta", nasce una forza d'attrito dinamico contraria alla direzione in cui stavo andando; affinché l'auto curvi deve esserci contemporaneamente una forza d'attrito statico (con una componente ortogonale): ora, a me suona perlomeno strano che sulla stessa gomma e negli stessi punti esista sia attrito statico che attrito dinamico (tra l'altro in versi più o meno contrapposti) ... IMHO
Cordialmente, Alex
Sono abbastanza d'accordo anche con te, ossia che, quando si perde aderenza, non c'è più attrito statico ma dinamico, minore. Volevo però dire che, dopo che le ruote iniziano a slittare, e la macchina va dritta, per recuperare l'aderenza - che, in qualche misura, ci deve essere, altrimenti non si muoverebbe - dovrebbe bastare raddrizzare le ruote, riportarsi nella situazione iniziale, e riprovare, con una sterzata minore.
Ma in effetti, forse non c'entra molto col problema originale...
Ma in effetti, forse non c'entra molto col problema originale...
"mgrau":
... che, in qualche misura, ci deve essere, altrimenti non si muoverebbe ...
Beh, io direi "altrimenti non si fermerebbe più" ...
"axpgn":
[quote="mgrau"]... che, in qualche misura, ci deve essere, altrimenti non si muoverebbe ...
Beh, io direi "altrimenti non si fermerebbe più" ...
[/quote]Una cosa, o l'altra, dipende dalle condizioni iniziali... partiamo sul ghiaccio, o lo incontriamo dopo?
Scusami, ma hai scritto
"mgrau":quindi la situazione mi sembra chiara ...
... e la macchina va dritta, per recuperare l'aderenza - che, in qualche misura, ci deve essere, altrimenti non si muoverebbe -
A pensarci bene hanno ragione Pallitt e Analisi.
Lasciamo perdere modelli di ruote e sterzate, perche' in questa materia raramente si scende a questo livello di dettaglio.
La mia risposta era basata su un modellino ideale di macchina costituito da un blocco che si muove di moto circolare uniforme.
In effetti la forza centripeta di attrito diminuisce, ma non quella della macchina, per cui la macchina e' accelerata radialmente di meno e deve portarsi su una curva di raggio maggiore. Ho fatto l'errore marchiano di pensare che partisse per la tangente, ma quello e' vero solo se l'attrito sparisce del tutto
Lasciamo perdere modelli di ruote e sterzate, perche' in questa materia raramente si scende a questo livello di dettaglio.
La mia risposta era basata su un modellino ideale di macchina costituito da un blocco che si muove di moto circolare uniforme.
In effetti la forza centripeta di attrito diminuisce, ma non quella della macchina, per cui la macchina e' accelerata radialmente di meno e deve portarsi su una curva di raggio maggiore. Ho fatto l'errore marchiano di pensare che partisse per la tangente, ma quello e' vero solo se l'attrito sparisce del tutto
"axpgn":
@mgrau
La questione è un'altra ... affinché ci sia una seppur minima curvatura deve esserci una forza che abbia una compnente ortogonale alla traiettoria, ok? Quello che io mi chiedo è perché si dia per scontato che questa continui sicuramente ad esserci quando l'auto perde aderenza ... andrebbe dimostrato, no?
Cordialmente, Alex
Aggiungo il mio parere, se permettete. Alex, l'attrito tra corpi non si dimostra , è un fatto sperimentale. Le "leggi" dell'attrito , statico (= aderenza) o dinamico (= attrito) , che si assumono in fisica di base sono approssimate e messe in maniera semplice , per far gli esercizi.
In Meccanica delle macchine, e in particolare nella meccanica dell'autoveicolo, la situazione è diversa. Dipende da tanti fattori : stato delle superfici, eventuale presenza di lubrificante o veli di sostanze oleose, usura delle gomme , pressione di gonfiamento...E poi, in un caso reale , il comportamento dell'auto dipende pure da parametri caratteristici dell'auto stessa, per esempio se è sottosterzante o sovrasterzante. Quindi , in un caso reale , non ci si può basare sul semplice modello teorico della pallina legata al filo , come dice AnalisiZero . Leggetevi questo :
http://www.formativamente.com/files/fis ... efanel.pdf
In breve, sono d'accordo anch'io con AnalisiZero e PAlliit .
Provo a mettere insieme quello che abbiamo detto:
Ora ho capito la forza d'attrito dinamico di cui parla @axpgn, e in effetti esiste.
Ma ciò cambia solo di poco la situazione.
Quando l'auto slitta, io posso far sterzare le ruote, ghiaccio o non ghiaccio: aziono il volante = giro le ruote. Posso accelerare, e ottenere una minima forza centripeta dalla strada. Tuttavia si vede che l'auto striscia sull'asfalto. Ma allora c'è una forza d'attrito dinamico che tende a impedire questo strisciamento.
Concluderei allora, che la situazione è pensabile come un punto materiale che si muove di moto circolare non uniforme (almeno finché accelero costantemente).
La piccola forza che la strada esercita sulla macchina è responsabile dell'accelerazione centripeta. La piccola forza d'attrito dinamico è responsabile della piccola diminuzione nel modulo della velocità, cioè del vettore accelerazione tangenziale istante per istante opposto al vettore velocità della macchina. (Trascuriamo l'attrito dell'aria).
Ora ho capito la forza d'attrito dinamico di cui parla @axpgn, e in effetti esiste.
Ma ciò cambia solo di poco la situazione.
Quando l'auto slitta, io posso far sterzare le ruote, ghiaccio o non ghiaccio: aziono il volante = giro le ruote. Posso accelerare, e ottenere una minima forza centripeta dalla strada. Tuttavia si vede che l'auto striscia sull'asfalto. Ma allora c'è una forza d'attrito dinamico che tende a impedire questo strisciamento.
Concluderei allora, che la situazione è pensabile come un punto materiale che si muove di moto circolare non uniforme (almeno finché accelero costantemente).
La piccola forza che la strada esercita sulla macchina è responsabile dell'accelerazione centripeta. La piccola forza d'attrito dinamico è responsabile della piccola diminuzione nel modulo della velocità, cioè del vettore accelerazione tangenziale istante per istante opposto al vettore velocità della macchina. (Trascuriamo l'attrito dell'aria).
"AnalisiZero":
Ora ho capito la forza d'attrito dinamico [...] esiste.
Ma ciò cambia solo di poco la situazione.
Quando l'auto slitta, io posso far sterzare le ruote, ghiaccio o non ghiaccio: aziono il volante = giro le ruote.
Falso. Quello che non riesci a comprendere è il fatto che l'efficacia di una manovra non è un dato di fatto, ma un dato progettuale. Inoltre, in caso di slittamento (e qui intendo un moto relativo tra le due superficie a contatto: i.e. gomma-pavimentazione stradale), a una manovra del conducente non corrisponde una coerente modifica delle condizioni di moto.
"axpgn":
Secondo me fate questo errore (a mio modesto parere, ovviamente): date per scontato che le due situazioni (con o senza aderenza) siano uguali, quello che cambia è solo l'ordine di grandezza delle forze in gioco ma a me non pare sia così ...
Schematizzo:
Quando l'auto va dritta sulla strada asfaltata, la gomma "morde" l'asfalto, spingendo "indietro" il terreno e ricevendo da questi una spinta in avanti (come un centometrista ai blocchi di partenza).
Quando sterzo la ruota continua a fare lo stesso lavoro di prima, solo che la direzione della spinta non è parallela alla traiettoria dell'auto, ora c'è una componente ortogonale che fa curvare la macchina.
Se sterzando sul ghiaccio, perdo aderenza e la macchina va "dritta", nasce una forza d'attrito dinamico contraria alla direzione in cui stavo andando; affinché l'auto curvi deve esserci contemporaneamente una forza d'attrito statico (con una componente ortogonale): ora, a me suona perlomeno strano che sulla stessa gomma e negli stessi punti esista sia attrito statico che attrito dinamico (tra l'altro in versi più o meno contrapposti) ... IMHO
Cordialmente, Alex
Condivido
"Magma":
Quello che non riesci a comprendere è il fatto che l'efficacia di una manovra non è un dato di fatto, ma un dato progettuale. Inoltre, in caso di slittamento (e qui intendo un moto relativo tra le due superficie a contatto: i.e. gomma-pavimentazione stradale), a una manovra del conducente non corrisponde una coerente modifica delle condizioni di moto
Ammesso anche che le ruote non ruotino (attorno all'asse dell'ammortizzatore) sul ghiaccio come all'asciutto, di sicuro azionando il volante non resteranno "dritte". Allora posso "creare" una componente della forza ortogonale alla velocità dell'auto.
E dagli ... Il fatto che le ruote siano "storte" non implica che facciano "sicuramente" presa sul ghiaccio (e difatti nella realtà accade proprio questo ... per inciso, "l'attrito maggiore" è proprio quello di strisciamento e le ruote si mettono "storte" proprio per aumentarlo, sperando che poi riprendano a "rotolare" ...)
In effetti sto pensando che non sia così semplice come dico, in particolare leggendo il paragrafo "Attrito volvente" della pagina "Attrito" su wikipedia. Credevo che si potesse risolvere il problema solo parlando di attrito statico e dinamico basandosi sulla ruota come punto materiale, invece è più complicato. In questo caso, come non detto..
La cosa deriva dal fatto che avevo letto nel testo che l'auto (cito letteralmente) "slitta lungo una linea retta" e quindi pensavo che bastasse la teoria del testo per spiegare il fenomeno, che però non parla ancora di rotazioni, momenti e attrito volvente in questo capitolo. Diciamo che per il momento ci credo
La cosa deriva dal fatto che avevo letto nel testo che l'auto (cito letteralmente) "slitta lungo una linea retta" e quindi pensavo che bastasse la teoria del testo per spiegare il fenomeno, che però non parla ancora di rotazioni, momenti e attrito volvente in questo capitolo. Diciamo che per il momento ci credo
@Analisi:
Pur girando le ruote,
la macchina va dritta.
Ovvero non si riesce a modificare la direzione di moto dell'auto a proprio piacimento. È più chiaro ora?
Potresti pensari a un'analogia auto-cavallo, una macchina che slitta è come un cavallo imbizzarrito: non è sufficiente tirare le redini per dire al cavallo in che direzione andare.
"Magma":
In caso di slittamento, a una manovra del conducente
Pur girando le ruote,
"Magma":
non corrisponde una coerente modifica delle condizioni di moto
la macchina va dritta.
Ovvero non si riesce a modificare la direzione di moto dell'auto a proprio piacimento. È più chiaro ora?
Potresti pensari a un'analogia auto-cavallo, una macchina che slitta è come un cavallo imbizzarrito: non è sufficiente tirare le redini per dire al cavallo in che direzione andare.
"Magma":
Potresti pensari a un'analogia auto-cavallo, una macchina che slitta è come un cavallo imbizzarrito: non è sufficiente tirare le redini per dire al cavallo in che direzione andare.
Su questo, da cavallaro, non concordo
"professorkappa":
Su questo, da cavallaro, non concordo
Eppure mi sembra di aver scritto che "non è sufficiente"
Mi cospargo il capo di cenere 
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo