Rodadura
Movimiento de rodadura sin deslizamiento como superposición de traslación y rotación.
Idea general del tema
Rodar sin deslizar es una combinación de traslación y giro en la que el punto de contacto con el suelo está instantáneamente en reposo. Eso impone una ligadura simple: la velocidad del centro es v = ωR y la aceleración, a = αR.
El tema introduce la condición, analiza la dinámica del cuerpo que rueda sin deslizar, explica por qué sirve de puente entre traslación, rotación y energía y propone una estrategia para resolver problemas, empezando por decidir el régimen.
Qué vas a comprender de verdad
Al terminar sabrás escribir la ligadura de rodadura, calcular la aceleración de cilindros y esferas que ruedan por un plano y elegir entre ecuaciones de fuerzas y momentos o balance de energía.
También sabrás identificar cuándo la rodadura no es posible y el cuerpo desliza.
Ruta didáctica recomendada
- Condición de rodadura sin deslizamiento: relación entre la velocidad del centro, la velocidad angular y el radio, y el punto de contacto en reposo.
- Dinámica de la rodadura sin deslizamiento: dinámica de un cuerpo que rueda sin deslizar y ejemplos estándar.
- Rodadura como puente entre traslación y rotación: la rodadura como puente entre traslación, rotación y energía.
- Estrategia para problemas de rodadura: pasos para resolver problemas: régimen, ligadura, ecuaciones y comprobación.
Criterio físico que debes adquirir
El criterio esencial es que la rodadura sin deslizamiento no disipa energía por rozamiento estático: el rozamiento existe, pero su punto de aplicación no se desplaza. La aceleración de un cuerpo que rueda por un plano depende de su forma a través de I/(mR²), no de su masa ni de su radio.
Conexión con problemas reales
- ruedas de vehículos y bicicletas.
- cilindros y esferas en rampas.
- rodamientos y cojinetes.
- deportes con bolas.
Objetivo final del tema
El objetivo final es analizar con rigor cualquier problema de rodadura, justificar la ligadura y obtener aceleraciones, fuerzas y velocidades.
Temas de esta sección
- Condición de rodadura sin deslizamiento
Análisis cinemático del vínculo entre traslación y rotación en cuerpos que ruedan sin deslizar sobre superficies fijas.
- Dinámica de la rodadura sin deslizamiento
Movimiento combinado de traslación y rotación sin deslizamiento relativo.
- Rodadura como puente entre traslación y rotación
Explica la rodadura como movimiento compuesto: avance del centro de masas más giro alrededor del centro.
- Estrategia para problemas de rodadura
Decide cuándo resolver una rodadura con cinemática, dinámica, energía o momento angular.