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Moto di rotolamento
| Dati del problema | Richieste | |
| v = 8 m/s | velocità del ciclista | velocità angolare ω |
| r= 25 cm = 2,5 10-1m | raggio della ruota | frequenza di rotazione f |
La ruota della bicicletta in movimento è un corpo esteso che rotola. Il moto di rotolamento è la somma della rotazione attorno all'asse della ruota e della traslazione comune a tutte le parti della bicicletta.
Seguiamo il moto della ruota durante un periodo, cioè nel tempo T impiegato a fare un giro completo.
Mentre il punto P sulla ruota descrive un giro completo nel tempo T, la ruota si sposta in orizzontale di un tratto d = 2 π r, quindi la velocità di traslazione v è
v = 2 π r / T = ω r
Le risposte al problema sono pertanto:
ω = v / r = 8 m/s/0,25 m = 32 rad/s
f = ω /2 π = 5,1 Hz
Il moto di rotolamento può essere visto come la composizione di un moto di traslazione, in cui tutti i punti della ruota si muovono con la stessa velocità v parallela al terreno, con un moto circolare uniforme di velocità angolare ω.
Come si vede, nel moto rototraslatorio risultante, il punto all'estremità superiore della ruota ha una velocità istantanea pari a 2 ω r = 2 v, il centro della ruota si muove sempre alla velocità costante v, mentre il punto a contatto con il terreno è istante per istante immobile.
Infatti la forza responsabile del moto di rotolamento è l'attrito statico, non quello dinamico.
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