Dinamica del rotolamento

[alex]

Non mi riferisco al rotolamento dopo una caduta... mi riferisco al rotolamento della ruota di un'automobile sull'asfalto.

Mi scuso con chi ha letto già la cosa su altri forum.

la domanda che, nel corso di un incontro barefoot a Lubiana, ha fatto ai pochi astanti (una decina) di 4-5 nazionalità diverse è stata la seguente:

Se un'automobile percorre una strada a 100 km/h, qual'è la velocità istantanea del punto del pneumatico che tocca l'asfalto?

Dopodichè i più audaci hanno provato a rispondere, intanto che Peter (ex-meccanico) ci guardava con paterno compatimento. E' stata una delle occasioni in cui mi sono sentito maggiormente idiota.

Qua'è la vostra risposta?

[Nicola]

La risposta è 0, ma è una risposta su cui mi sono ampiamente esercitato da studente....

[alex]

Ottimo.

Intanto che gli altri si convincono, allora tu calcola l'accelerazione massima in g che subisce quel punto del pneumatico per arrivare, nel tempo di mezzo giro di ruota, alla velocità di 200 km/h; così sarà più chiaro il motivo che i pneumatici sono rinforzati con filamenti di acciaio, o di altro materiale resistentissimo alla trazione.

Beninteso, il io calcolo non l'ho fatto e per farlo dovrei studiarci un bel po' sopra senza garanzie di risultato esatto; a occhio dico, parecchi g.

[Laura]

e io che pensavo si parlasse di rotolate dei cavalli!

[alex]

e io che pensavo si parlasse di rotolate dei cavalli!

Roba da rotolarsi dalle risate! No, questo effetto lo provoco (senza volere) in altri post: non in questo che è seriamente fisico.

[Fra287]

e io che pensavo si parlasse di rotolate dei cavalli!

Io già mi figuravo scatti in sequenza di un rotolamento e tutti lì ad analizzarlo "Vedi, qui si sta chiaramente grattando la decima vertebra"

[alex]

Credete voi che il titolo non fosse volutamente un po' ambiguo?  D'altronde vi sono titoli di ambiguità involontaria. "Quante volte voi montate alla settimana?" 

[Pac8]

ok, chiarita l'ambiguità... ora mi hai incuriosito, spiegami cosa c'entre coi cavalli sta cosa prima che impazzisca nel pensarci...

[alex]

Certo.

C'è una profonda analogia fra la dinamica di UN punto della ruota di un pneumatico e uno zoccolo del cavallo in movimento. E' difficile rendersi conto che proprio come ogni punto di una ruota in movimento rallenta la sua velocità in avanti fino a fermarsi rispetto al terreno nell'attimo dell'appoggio, esattamente la stessa cosa fa lo zoccolo di un cavallo. Ma siccome in quell'attimo è fermo (infatti fa presa e non scivola), nei momenti successivi, dopo sollevato in avanti, deve subire una fortissima accelerazione; raggiunta la velocità massima, subisce una fortissima decelerazione per fermarsi di nuovo; e così via.

Peter Laidely, da meccanico, ci ha lasciato una precisa idea della potenza di queste forze, abbastanza potenti da spiegare alcune cose e da porre nuovi problemi; ad esempio, ci ha dato una vaga idea di quanto è importante che lo zoccolo sia leggero, quanto più possibile, per non "stressare" muscoli, tendini, legamenti quando il cavallo fa veramente veloce.

E' importantissimo che lo zoccolo non scivoli, perchè tutta l'energia applicata sul terreno si traduca in spinta; se lo zoccolo scivola, un sacco di energia viene sprecata e trasformata in forza abrasiva e in calore.

[Pac8]

oddio.. sinceramente il movimento dello zoccolo che poggia e stacca mi fa pensare poco ad una ruota che gira ... perchè per quanto mi risulta, l'appoggio non è così immediato, nel momento in cui l'arto tocca terra, un minimo di pattinamento in avanti c'è (millimetri eh) e nel momento dello stacco, un minimo di scivolamento indietro pure (più accentuato su terreni morbidi - ad esempio se si osserva l'impronta sulla sabbia, il punto più avanzato dell'impronta, non è quello in cui ha staccato lo zoccolo, ma quello in cui ha finito di pattinare, per poi "scavare" indietro e staccare); ragione per cui non mi piacciono affatto le scarpette (indispensabili per i cavalli scalzi su alcuni terreni) che impediscono questo scivolamento, andando inevitabilmente a sollecitare maggiormente le articolazioni....
Sinceramentre, stavolta non riesco a seguirti...

[Nicola]

In fisica è frequente approssimare un fenomeno riducendolo a qualcosa di più semplice. Il rotolamento, in termini di approssimazione matematica, è un buon compromesso per lo studio del fenomeno.

[alex]

Mi immagino che la cosa sia contro-intuitiva; in effetti, quando me l'hanno spiegata, prima ho avuto l'impressione di una vera assurdità, e solo in un secondo momento mi sono convinto.

Quando lo zoccolo non raggiunge il terreno "ben fermo", succede una cosa ovvia: il cavallo inciampa.