Fricción rodadura sin deslizamiento
Un cilindro macizo sobre un plano de 30° necesita un coeficiente de rozamiento estático de al menos unos 0,19 para rodar sin deslizar. Indique el ángulo y el factor de inercia de la forma y obtenga ese mínimo, sin masa, radio ni gravedad. Gratis en su navegador.
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Ejemplo resuelto
- Ángulo
- 30
- K
- 0,5
- Theta
- 30
- Ángulo (grados)
- 30
- Ángulo (rad)
- 0,5235987756
- Factor de inercia
- 0,5
Una calculadora de fricción para rodadura sin deslizamiento responde a una pregunta clásica de cuerpo rígido: cuán grande debe ser el coeficiente de fricción estática para que un cilindro, una esfera, un aro u otro cuerpo ruede puro por un plano inclinado en lugar de deslizar mientras gira. Introduzca el ángulo del plano en grados y el factor de inercia adimensional k igual a I sobre m R al cuadrado de la forma que estudia, y la herramienta devuelve el mu mínimo exigido para rodadura pura, junto con el factor de rodadura k sobre uno más k, la tangente del ángulo, una ecuación sustituida y cadenas de pasos ordenados que puede pegar en hojas de trabajo o pruebas automatizadas. Un muro vertical de noventa grados también se rechaza porque la tangente de theta es indefinida allí. Campos ausentes, valores no finitos, ángulos negativos y factores de inercia no positivos se rechazan antes de publicar cualquier razón.
Qué significa μ_min = (k/(1+k)) tan θ en rodadura pura sobre un plano
Cuando un cuerpo rígido de masa m y radio exterior R rueda sin deslizar por un plano fijo de ángulo theta, el punto de contacto está instantáneamente en reposo respecto a la superficie. La segunda ley de Newton a lo largo del plano y la ecuación de momento respecto al centro de masa se cierran con el enlace cinemático de rodadura pura a igual a R alpha.
Escribir el momento de inercia como I igual a k m R al cuadrado introduce el único factor de inercia adimensional k que distingue una esfera sólida, un cilindro sólido, un aro delgado y otras formas estándar. Resolver la fuerza de fricción estática necesaria para imponer ese enlace da f igual a (k sobre uno más k) veces m g sen theta. Cualquier coeficiente estático al menos tan grande puede suministrar la fuerza requerida sin deslizamiento cinético; un coeficiente menor implica que el cuerpo debe deslizar mientras gira.
La calculadora implementa solo esa forma cerrada: no consulta tablas de caucho sobre hormigón, no convierte unidades ni integra modelos de contacto multicuerpo. Valores típicos de libro de k son dos quintos para una esfera sólida, un medio para un cilindro o disco sólido respecto a su eje, dos tercios para una cáscara esférica delgada y uno para un aro delgado o cáscara cilíndrica delgada. Como la gravedad se cancela, nunca introduce g; solo el ángulo y k importan para el coeficiente de fricción límite.
Preguntas frecuentes
¿Qué fórmula usa la calculadora de fricción para rodadura sin deslizamiento?
Usa μ_min = (k / (1 + k)) · tan(θ), donde θ es el ángulo del plano en grados y k = I/(m R²) es el factor de inercia adimensional del cuerpo rodante.
¿Qué ocurre si el ángulo del plano supera los noventa grados?
Los ángulos mayores que 90° se rechazan por regla de producto, y 90° también se rechaza porque tan(θ) es indefinida en un muro vertical.
¿Qué es el factor de inercia k?
k es I dividido por m R al cuadrado del cuerpo respecto a su eje de rotación por el centro de masa. Valores habituales: esfera sólida 2/5, cilindro sólido 1/2, cáscara esférica delgada 2/3, aro delgado 1.
¿Necesita masa, radio o gravedad como entradas?
No. La masa y la gravedad se cancelan en la razón f/N, y el radio ya está absorbido en la definición de k. Solo se exigen angle y k.
¿Es gratuita la calculadora de fricción para rodadura sin deslizamiento?
La herramienta del navegador es gratuita y se ejecuta en local.
Herramientas relacionadas
Para desarrolladores — acceso por API
Todo lo de esta página está disponible por programación. Esta sección es para equipos que quieren integrarlo en sus sistemas; el resto puede usar la herramienta de arriba sin más.
Endpoint de API
¿Prefiere automatizarlo? Un POST autenticado crea la tarea; el resultado llega por webhook o enlace firmado. La misma capacidad también se ejecuta aquí en la web, por email y desde Telegram — y pronto también desde nuestra app.
Llámela desde su stack
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/mech/rolling-friction-needed \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"angle":30,"k":0.5}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/mech/rolling-friction-needed", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"angle": 30,
"k": 0.5
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/mech/rolling-friction-needed",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"angle": 30,
"k": 0.5
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/mech/rolling-friction-needed", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"angle":30,"k":0.5}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"angle":30,"k":0.5}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/mech/rolling-friction-needed", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Ejemplo de solicitud
{
"angle": 30,
"k": 0.5
}Ejemplo de respuesta
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "mech.rolling_friction_needed",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}La API es asíncrona: la llamada devuelve un task_id al instante y el resultado llega por webhook. El polling está limitado a 1 req/s por tarea.
Precio
Precio publicado — sin tokens ni créditos inventados. Una tarea fallida no se cobra.
Errores
| HTTP | Código | Significado |
|---|---|---|
401 | unauthorized | API key ausente o inválida. |
402 | insufficient_balance | El saldo no cubre el precio de la tarea. |
404 | unknown_type | El tipo de tarea no existe. |
429 | rate_limited | Demasiadas peticiones. Use el webhook en vez de sondear. |
Notas técnicas
Cuando el ángulo supera los noventa grados la petición falla con invalid_input para que geometrías absurdas no inventen un coeficiente en silencio. El precio es $0.002 fijo por petición API exitosa; la validación fallida nunca se cobra.
Qué significa μ_min = (k/(1+k)) tan θ en rodadura pura sobre un plano
Al dividir por la fuerza normal N igual a m g cos theta se cancelan masa y gravedad y se obtiene la fórmula compacta mu_min igual a (k sobre uno más k) veces tan theta.
Cómo llamar a la API y qué contiene la respuesta
Los valores absolutos deben permanecer dentro del límite publicado de un billón. El factor de inercia k debe ser estrictamente positivo. Envíe un cuerpo JSON con los campos finitos obligatorios angle en grados (alias theta, incline, incline_angle y theta_deg) y k el factor de inercia (alias inertia_factor, beta, kappa e I_over_mR2). El ángulo del plano debe cumplir cero menor o igual que theta menor que noventa grados para un coeficiente de rodadura pura exitoso; valores estrictamente mayores que noventa grados fallan con invalid_input según el brief del producto, y exactamente noventa grados falla porque tan de theta es indefinida en un muro vertical. En éxito la respuesta devuelve angle y k redondeados, los refleja como theta, angle_deg e inertia_factor, informa angle_rad, rolling_factor igual a k sobre uno más k, tan_theta, y asigna mu_min, mu y minimum_friction_coefficient al mismo resultado adimensional. La validación fallida—campo ausente, números no finitos, valores fuera de límites absolutos, ángulo negativo, k no positivo o ángulo mayor o igual que noventa—devuelve invalid_input y nunca se cobra. El precio es $0.002 fijo por petición exitosa con unidad item. Prefiera números JSON cuando controle el cliente; las cadenas numéricas solo se aceptan si siguen un patrón finito estricto para rutas de pegado de formularios de deberes.
Consejos prácticos, comprobaciones de libro y búsquedas relacionadas
Use grados para el plano, alineado con el lenguaje de aula y con las herramientas hermanas de plano inclinado; convierta usted mismo desde radianes si sus datos fuente usan medida angular SI. Esta página atiende a quien busca fricción para rodadura sin deslizamiento, mu mínimo para rodadura pura en un plano, o una calculadora de rodadura con factor de inercia; no es una consulta de manual de materiales, ni un solucionador completo de contacto multicuerpo, ni un convertidor de unidades. Mantenga angle y k dentro del rango absoluto publicado para que el producto del factor de rodadura y la tangente siga finito en precisión doble IEEE en el Worker y en el navegador. Empareje ejemplos de aula a propósito: treinta grados con k igual a un medio (cilindro sólido) da un mu_min intermedio conocido cerca de cero punto uno nueve; treinta grados con k igual a dos quintos (esfera sólida) da un valor algo menor porque más del presupuesto de energía e inercia es traslacional. Un ángulo de cien grados demuestra la vía dura invalid_input exigida cuando el ángulo supera noventa. Al enseñar rodadura pura, trate esta herramienta solo como el umbral de fricción: si el problema fuente también pide la aceleración, calcule a igual a g sen theta sobre uno más k por separado tras confirmar que el mu disponible es al menos mu_min. Prefiera esta capacidad cuando ya conozca el factor de forma k y solo necesite el coeficiente límite; si su laboratorio mide mu estático y desea comprobar si la rodadura pura era posible, compare ese valor medido con el mu_min devuelto aquí. Las tareas fallidas que devuelven invalid_input no consumen saldo prepago, lo que mantiene baratos los scripts exploratorios cuando el alumnado pone ángulos por encima de noventa a propósito. Las comprobaciones de ida y vuelta son fáciles: recalcule (k sobre uno más k) veces tan de theta en grados a mano y confirme que iguala el mu_min publicado con el mismo redondeo a doce decimales de la respuesta.
Casos de integración
Comprobación de deberes de rodadura pura en planos
El alumnado introduce el ángulo del plano y el factor de forma k para cilindros, esferas y aros, y compara el mu_min adimensional y los pasos de sustitución con las derivaciones de rodadura pura del libro antes de entregar.
Pruebas unitarias de ayudas de rodadura en motores físicos
Genere pares conocidos de ángulo y k más rechazos deliberados por encima de noventa para valores esperados en katas de cuerpo rígido y stubs de simulación vehicular.
Precomprobación de laboratorio antes de medir fricción superficial
Las tuberías calculan primero el mu_min teórico de una geometría de muestra rodante conocida y luego comparan la fricción estática medida en el mismo plano con ese umbral para decidir si la rodadura pura era posible.