Qual a razão de a orientação da força de atrito com a pista de rolamento poder ser diferente nas duas rodas de uma bicicleta?

13 de maio, 2015 às 8:06 | Postado em Atrito, Dinâmica da rotação, Mecânica

Olá Professor Lang, minha pergunta é, por exemplo,uma bicicleta, sabemos que a roda traseira, motriz, faz força no chão para tras, logo o o chao faz uma força na roda para a frente, e é o que da movimento a bicicleta certo? Minha pergunta é, porque na roda dianteira a força de atrito quando há movimento está para tras? O movimento da roda dianteira nao é identico ao da traseira? Obrigada

O movimento de ambas as rodas da bicicleta são idênticos do ponto de vista cinemático. Ambas as rodas rolam sobre a pista sem deslizar.

Entretanto ambas as rodas podem estar sob condições dinâmicas diversas. A roda da frente somente pode estar sob torques internos e externos à bicicleta no sentido contrário ao da rotação da roda em torno do eixo dianteiro da bicicleta:

1 – Sempre há um pequeno torque devido à resistência que é oferecida pelo eixo de rotação pela própria estutura que permite a roda girar em relação à bicicleta; este torque pode ser muito pequeno caso haja uma adequada lubrificação dos rolamentos presos ao eixo.

2 – Há sempre um torque produzido pela força normal à pista que gera a RESISTÊNCIA AO ROLAMENTO (vide Potência de tração de um veículo …). A resistência ao rolamento usualmente NÃO é tratada em textos de Física Geral de ensino médio ou superior.

3 – Adicionalmente pode existir um torque importante se o freio dianteiro operar.

Na roda traseira, além dos torques identificados na roda dianteira, pode existir um importante torque no sentido da rotação da roda em torno do eixo traseiro. Este torque de tração, interno à bicicleta, originado pela ação do ciclista nos pedais, é que torna do ponto de vista dinâmico a roda traseira diferenciada da roda dianteira.

Existindo este último torque, acontece então o que descreveste em tua pergunta: “sabemos que a roda traseira, motriz, faz força (de atrito) no chão para trás, logo o o chão faz uma força (de atrito) na roda para a frente, e é o que dá movimento à bicicleta.”

Desta forma o que diferencia as duas rodas não são as suas cinemáticas, mas as suas dinâmicas, pois na roda de tração pode acontecer um torque interno à bicicleta no sentido da rotação da roda em torno do eixo traseiro da bicicleta.

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Vide também A Física dos Pneumáticos.