Attrito rotolamento senza slittamento
Un cilindro pieno su un piano inclinato di 30° richiede un coefficiente di attrito statico di almeno circa 0,19 per rotolare senza slittare. Indichi l'angolo e il fattore d'inerzia della forma e ottenga quel minimo, senza massa, raggio né gravità. Gratis nel suo browser.
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Esempio risolto
- Angolo
- 30
- K
- 0,5
- Theta
- 30
- Angolo (gradi)
- 30
- Angolo (rad)
- 0,5235987756
- Fattore d'inerzia
- 0,5
Un calcolatore di attrito per rotolamento senza slittamento risponde a una domanda classica di corpo rigido: quanto grande deve essere il coefficiente di attrito statico affinché un cilindro, una sfera, un anello o un altro corpo rotoli puro su un piano inclinato invece di scivolare mentre gira. Inserisca l’angolo del piano in gradi e il fattore di inerzia adimensionale k uguale a I su m R al quadrato della forma che studia, e lo strumento restituisce il mu minimo richiesto per il rotolamento puro, insieme al fattore di rotolamento k su uno più k, la tangente dell’angolo, un’equazione sostituita e stringhe di passi ordinati che può incollare in fogli di lavoro o test automatizzati. Anche una parete verticale a novanta gradi è rifiutata perché la tangente di theta vi è indefinita. Campi mancanti, valori non finiti, angoli negativi e fattori di inerzia non positivi vengono rifiutati prima di pubblicare qualsiasi rapporto.
Cosa significa μ_min = (k/(1+k)) tan θ per il rotolamento puro su un piano
Quando un corpo rigido di massa m e raggio esterno R rotola senza scivolare su un piano fisso di angolo theta, il punto di contatto è istantaneamente in quiete rispetto alla superficie. La seconda legge di Newton lungo il piano e l’equazione del momento rispetto al centro di massa si chiudono con il vincolo cinematico di rotolamento puro a uguale a R alpha.
Scrivere il momento di inerzia come I uguale a k m R al quadrato introduce l’unico fattore di inerzia adimensionale k che distingue una sfera piena, un cilindro pieno, un anello sottile e altre forme standard. Risolvendo la forza di attrito statico necessaria per imporre quel vincolo si ottiene f uguale a (k su uno più k) volte m g sen theta. Qualsiasi coefficiente statico almeno così grande può fornire la forza richiesta senza scivolamento cinetico; un coefficiente minore implica che il corpo debba scivolare mentre gira.
Il calcolatore implementa solo quella forma chiusa: non consulta tabelle gomma-su-calcestruzzo, non converte unità né integra modelli di contatto multicorpo. Valori tipici da manuale di k sono due quinti per una sfera piena, un mezzo per un cilindro o disco pieno attorno al suo asse, due terzi per un guscio sferico sottile e uno per un anello sottile o un guscio cilindrico sottile. Poiché la gravità si cancella, non inserisce mai g; solo l’angolo e k contano per il coefficiente di attrito limite.
Casi d'uso
Test unitari di aiuti al rotolamento nei motori fisici
Generi coppie note di angolo e k più rifiuti deliberati oltre i novanta per valori attesi in kata di corpo rigido e stub di simulazione veicolare.
Domande frequenti
Quale formula usa il calcolatore di attrito per rotolamento senza slittamento?
Usa μ_min = (k / (1 + k)) · tan(θ), dove θ è l’angolo del piano in gradi e k = I/(m R²) è il fattore di inerzia adimensionale del corpo rotolante.
Cosa succede se l’angolo del piano supera i novanta gradi?
Gli angoli maggiori di 90° sono rifiutati per regola di prodotto, e anche 90° è rifiutato perché tan(θ) è indefinita per una parete verticale.
Cos’è il fattore di inerzia k?
k è I diviso per m R al quadrato del corpo rispetto al suo asse di rotazione per il centro di massa. Valori comuni: sfera piena 2/5, cilindro pieno 1/2, guscio sferico sottile 2/3, anello sottile 1.
Servono massa, raggio o gravità come ingressi?
No. Massa e gravità si cancellano nel rapporto f/N e il raggio è già assorbito nella definizione di k. Sono richiesti solo angle e k.
Il calcolatore di attrito per rotolamento senza slittamento è gratis?
Lo strumento del browser è gratis e gira in locale.
Strumenti correlati
Per sviluppatori — accesso via API
Tutto quello che vedi in questa pagina è disponibile anche via API. Questa sezione è per i team che vogliono integrarlo nei propri sistemi; chi non ne ha bisogno può semplicemente usare lo strumento qui sopra.
Endpoint
Autenticazione con Bearer token: un POST mette in coda l'attività e il risultato arriva via webhook o link firmato.
Chiamala dal tuo 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)Esempio di richiesta
{
"angle": 30,
"k": 0.5
}Esempio di risposta
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "mech.rolling_friction_needed",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}L'API è asincrona: ricevi subito un task_id e puoi fare polling fino a 1 richiesta al secondo.
Prezzi
Prezzo pubblicato, senza token né crediti. Se l'attività fallisce, non paghi.
Errori
| HTTP | Codice | Significato |
|---|---|---|
401 | unauthorized | Chiave API mancante o non valida: controlla l'header Authorization. |
402 | insufficient_balance | Credito esaurito: ricarica per continuare a eseguire attività. |
404 | unknown_type | Tipo di attività sconosciuto: controlla il campo type della richiesta. |
429 | rate_limited | Troppe richieste in poco tempo: rallenta e riprova tra qualche secondo. |
Note tecniche
Quando l’angolo supera i novanta gradi la richiesta fallisce con invalid_input così che geometrie assurde non inventino mai un coefficiente in silenzio. Il prezzo è un forfait di $0.002 per richiesta API riuscita; la validazione fallita non viene mai addebitata.
Cosa significa μ_min = (k/(1+k)) tan θ per il rotolamento puro su un piano
Dividendo per la forza normale N uguale a m g cos theta si cancellano massa e gravità e si ottiene la formula compatta mu_min uguale a (k su uno più k) volte tan theta.
Come chiamare l’API e cosa contiene la risposta
I valori assoluti devono restare entro il limite pubblicato di un bilione. Il fattore di inerzia k deve essere strettamente positivo. Invii un corpo JSON con i campi finiti obbligatori angle in gradi (alias theta, incline, incline_angle e theta_deg) e k il fattore di inerzia (alias inertia_factor, beta, kappa e I_over_mR2). L’angolo del piano deve soddisfare zero minore o uguale a theta minore di novanta gradi per un coefficiente di rotolamento puro riuscito; valori strettamente maggiori di novanta gradi falliscono con invalid_input secondo il brief di prodotto, e esattamente novanta gradi fallisce perché tan di theta è indefinita su una parete verticale. In caso di successo la risposta restituisce angle e k arrotondati, li rispecchia come theta, angle_deg e inertia_factor, riporta angle_rad, rolling_factor uguale a k su uno più k, tan_theta, e imposta mu_min, mu e minimum_friction_coefficient allo stesso risultato adimensionale. La validazione fallita—campo mancante, numeri non finiti, valori fuori dai limiti assoluti, angolo negativo, k non positivo o angolo maggiore o uguale a novanta—restituisce invalid_input e non viene mai addebitata. Il prezzo è un forfait di $0.002 per richiesta riuscita con unità item. Preferisca numeri JSON quando controlla il client; le stringhe numeriche sono accettate solo se seguono un pattern finito rigoroso per i percorsi di incolla di moduli per i compiti.
Consigli pratici, controlli da manuale e ricerche correlate
Usi i gradi per il piano, in linea con il linguaggio di classe e con gli strumenti fratelli di piano inclinato; converta Lei stesso dai radianti se i dati sorgente usano misura angolare SI. Questa pagina si rivolge a chi cerca attrito per rotolamento senza slittamento, mu minimo per rotolamento puro su un piano, o un calcolatore di rotolamento con fattore di inerzia; non è una consultazione di manuale materiali, né un solutore completo di contatto multicorpo, né un convertitore di unità. Mantenga angle e k entro l’intervallo assoluto pubblicato affinché il prodotto del fattore di rotolamento e della tangente resti finito in doppia precisione IEEE sul Worker e nel browser. Abbini di proposito esempi di aula: trenta gradi con k uguale a un mezzo (cilindro pieno) produce un mu_min intermedio noto vicino a zero punto uno nove; trenta gradi con k uguale a due quinti (sfera piena) produce un valore un po’ minore perché una quota maggiore del bilancio di energia e inerzia è traslazionale. Un angolo di cento gradi dimostra il percorso duro invalid_input richiesto quando l’angolo supera novanta. Nell’insegnare il rotolamento puro, tratti questo strumento solo come soglia di attrito: se il problema sorgente chiede anche l’accelerazione, calcoli a uguale a g sen theta su uno più k a parte dopo aver confermato che il mu disponibile è almeno mu_min. Preferisca questa capacità quando conosce già il fattore di forma k e le serve solo il coefficiente limite; se il laboratorio misura un mu statico e vuole verificare se il rotolamento puro era possibile, confronti quel valore misurato con il mu_min restituito qui. Le attività fallite che restituiscono invalid_input non consumano saldo prepagato, il che mantiene economici gli script esplorativi quando gli apprendisti impostano di proposito angoli sopra i novanta. I controlli andata e ritorno sono facili: ricalcoli a mano (k su uno più k) volte tan di theta in gradi e confermi l’uguaglianza con il mu_min pubblicato sotto lo stesso arrotondamento a dodici decimali della risposta.
Casi di integrazione
Controlli compiti di rotolamento puro su piani inclinati
Gli studenti inseriscono l’angolo del piano e il fattore di forma k per cilindri, sfere e anelli, poi confrontano il mu_min adimensionale e i passi di sostituzione con le derivazioni di rotolamento puro del manuale prima di consegnare.
Precontrollo di laboratorio prima di misurare l’attrito di superficie
Le pipeline calcolano prima il mu_min teorico di una geometria campione rotolante nota, poi confrontano l’attrito statico misurato sullo stesso piano con quella soglia per decidere se il rotolamento puro era possibile.