Estudante
O rolamento visto como uma rotação pura
O rolamento pode ser entendido como uma rotação pura se observamos a cada instante o corpo está girando em torno de um eixo instantâneo, que passa pelo ponto de contato entre esse corpo e a superfície que o suporta. Esse eixo é perpendicular à direção do movimento.
A velocidade do centro da roda é Vcm = wR e a velocidade do topo da roda é Vtopo = w(2R) = 2 Vcm
A energia cinética de rolamento:
Um corpo que rola sem deslizar pode ser visto a cada instante como girando em torno de um eixo instantâneo que passa pelo ponto de contato desse corpo com a superfície que o suporta, e esse eixo é perpendicular a direção do movimento do corpo. Dessa forma, a energia cinética é dada por K = Iw/2
Onde I é o momento de inércia do corpo em relação ao eixo mencionado e w é a velocidade angular da roda. Observa-se esse movimento consistindo apenas de rotação. De acordo com o teorema dos eixos paralelos:
I = Icm + MR²
Onde M é a massa da roda, Icm é o momento de inércia da roda em relação a um eixo passando pelo centro de massa e R (o raio da roda), obtemos:
K = Icm.w²/2 + MR²w²
Usando a relação v = wR, temos:
K = Icm.w²/2 + Mvcm²/2
Desse modo, podemos dizer que um objeto em rolamento possui dos tipos de energia cinética: uma energia cinética de rotação (Icm.w²/2) associada a rotação em torno do centro de massa e uma energia cinética de translação (M.vcm²/2) associada à translação do centro de massa.
As forças do rolamento:
Atrito e Rolamento
Se uma força age sobre a roda, ela faz com que a roda gire mais depressa ou mais devagar, o que significa que ela causa uma aceleração angular a(alfa). Esta aceleração tende a fazer a roda deslizar no ponto P. Assim, uma força de atrito deve agir sobre a roda em P para se opor a essa tendência. No caso em que a roda não desliza, a força é uma força de atrito estático, e o movimento continua sendo um rolamento suave.