Forze agenti nella sterzatura di una ruota
Buongiorno.
Vorrei considerare un autoveicolo (4 ruote) in moto rettilineo a velocità COSTANTE (poniamo il cambio sia in folle).
Al tempo t=0 sterzo a destra. L'automobile devierà verso destra e le ruote continueranno a ruotare.
Mi sono chiesto, perché le ruote riescono a sterzare e ruotare ancora, invece di bloccarsi e strisciare in direzione rettilinea, visto che ora hanno un'anomalia rispetto l'asse? Nel momento in cui le ruote cambiano direzione, la struttura dell'automobile è ancora diretta in verso rettilineo, e sollecita in tal senso le ruote. Quindi ho cercato di eseguire un diagramma di corpo libero per capire cosa spinge gli pneumatici a ruotare, deviando l'automobile invece di strisciare e far bloccare il veicolo.
Nell'immagine seguente trovate:
-In blu, la forza che la struttura dell'automobile (che al tempo t=0 vuole procedere in rettilineo) esercita sulle ruote.
-In rosso, una possibile decomposizione di tale forze, in direzione parallela e ortogonale all'asse delle ruote.
La componente ortogonale, se viene ad annullarsi, lascia spazio alla sola componente parallela all'asse della ruota, che quindi ruoterà perfettamente anche se sterzata. La domanda è: chi mi annulla quella componente ortogonale?
Beh, ho pensato all'attrito, tuttavia avremmo attrito solo con un moto effettivo in quella direzione, cosa che invece non avviene (La sollecitazione della ruota è a muoversi in senso rettilineo, quindi l'attrito, semmai, è opposto a tale verso, e non ortogonale alla ruota).
Inoltre, se ci poniamo nel sistema di riferimento disegnato in NERO, a quel punto non abbiamo addirittura niente da scomporre.
Potreste aiutarmi a capire se sto perdendo qualche pezzo?
Vorrei considerare un autoveicolo (4 ruote) in moto rettilineo a velocità COSTANTE (poniamo il cambio sia in folle).
Al tempo t=0 sterzo a destra. L'automobile devierà verso destra e le ruote continueranno a ruotare.
Mi sono chiesto, perché le ruote riescono a sterzare e ruotare ancora, invece di bloccarsi e strisciare in direzione rettilinea, visto che ora hanno un'anomalia rispetto l'asse? Nel momento in cui le ruote cambiano direzione, la struttura dell'automobile è ancora diretta in verso rettilineo, e sollecita in tal senso le ruote. Quindi ho cercato di eseguire un diagramma di corpo libero per capire cosa spinge gli pneumatici a ruotare, deviando l'automobile invece di strisciare e far bloccare il veicolo.
Nell'immagine seguente trovate:
-In blu, la forza che la struttura dell'automobile (che al tempo t=0 vuole procedere in rettilineo) esercita sulle ruote.
-In rosso, una possibile decomposizione di tale forze, in direzione parallela e ortogonale all'asse delle ruote.
La componente ortogonale, se viene ad annullarsi, lascia spazio alla sola componente parallela all'asse della ruota, che quindi ruoterà perfettamente anche se sterzata. La domanda è: chi mi annulla quella componente ortogonale?
Beh, ho pensato all'attrito, tuttavia avremmo attrito solo con un moto effettivo in quella direzione, cosa che invece non avviene (La sollecitazione della ruota è a muoversi in senso rettilineo, quindi l'attrito, semmai, è opposto a tale verso, e non ortogonale alla ruota).
Inoltre, se ci poniamo nel sistema di riferimento disegnato in NERO, a quel punto non abbiamo addirittura niente da scomporre.
Potreste aiutarmi a capire se sto perdendo qualche pezzo?
Risposte
Alla tua domanda -cosa annulla la componente ortogonale- io risponderei certamente l'attrito.
Il fatto che non vi sia moto in quella direzione implica che non abbiamo un attrito dinamico, ma rimane l'attrito statico da considerare.
A conferma di questa ipotesi vi è il fatto che se la velocità è sufficientemente elevata (pertanto la forza lungo la direzione rettilinea è sufficientemente elevata da superare la forza d'attrito statico) la macchina slitta lungo quella direzione.
Che ne pensi?
Il fatto che non vi sia moto in quella direzione implica che non abbiamo un attrito dinamico, ma rimane l'attrito statico da considerare.
A conferma di questa ipotesi vi è il fatto che se la velocità è sufficientemente elevata (pertanto la forza lungo la direzione rettilinea è sufficientemente elevata da superare la forza d'attrito statico) la macchina slitta lungo quella direzione.
Che ne pensi?
"wanblee":
Alla tua domanda -cosa annulla la componente ortogonale- io risponderei certamente l'attrito.
Il fatto che non vi sia moto in quella direzione implica che non abbiamo un attrito dinamico, ma rimane l'attrito statico da considerare.
A conferma di questa ipotesi vi è il fatto che se la velocità è sufficientemente elevata (pertanto la forza lungo la direzione rettilinea è sufficientemente elevata da superare la forza d'attrito statico) la macchina slitta lungo quella direzione.
Che ne pensi?
Se la velocità è sufficientemente elevata, la ruota slitta procedendo in moto rettilineo, non nella direzione ortogonale alla ruota. Pertanto riesco ad immaginare un attrito statico che si oppone allo slittare in direzione rettilinea della ruota (il vettore verde nel mio disegno). Ma questo non annulla la componente ortogonale. Temo che manchi un pezzo, non riesco ancora a trovarlo.
Mi vien da dire che come hai scomposto la forza verticale Blu nelle due componenti ortogonale e parallela puoi scomporre anche l'attrito che si oppone alla forza verticale nelle sue componenti.
La componente ortogonale dell'attrito sarà la forza che si oppone alla componente ortogonale rossa.
La componente ortogonale dell'attrito sarà la forza che si oppone alla componente ortogonale rossa.
"wanblee":
Mi vien da dire che come hai scomposto la forza verticale Blu nelle due componenti ortogonale e parallela puoi scomporre anche l'attrito che si oppone alla forza verticale nelle sue componenti.
La componente ortogonale dell'attrito sarà la forza che si oppone alla componente ortogonale rossa.
Avremmo così due forze con medesima direzione (quella blu e l'attrito) che danno una risultante inclinata. Impossible...
Ho continuato a pensarci su, ma per il momento non ne sono venuto a capo. Comunque questo forum è pieno di gente fenomenale, spero qualche d'uno intervenga in questo post 
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Non sono ancora giunto a capo della faccenda. Qualcuno riesce forse ad aiutarmi?
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