¿Por qué las sillas de oficina giran al empujarlas/tirarlas?

Question

Una fuente común de frustración cuando estoy en el trabajo es el hecho de que las ruedas de mi silla de oficina rodante giran cada vez que la empujo hacia adelante o hacia atrás desde mi escritorio, lo que puede hacer que choque con la torre de mi ordenador o con cualquier otro objeto en el suelo cercano. Esto ocurre por mucho que evite girar el torso o por mucho que empuje hacia atrás.

¿Qué fenómeno físico hace que las sillas de oficina giren de esta manera? Tiene cinco ruedas, si eso es importante.

Mi sospecha es que hay alguna interacción entre las fuerzas de rozamiento de las ruedas sobre el suelo que da lugar a este comportamiento, pero no entiendo cómo se conectan los puntos de "opuesto a la fuerza del empuje" a "circular alrededor de la columna de soporte".

Esto es diferente de otras preguntas sobre sillas de oficina de physics.se como estos tres porque estoy preguntando por la rotación a lo largo del eje vertical de la distancia entre ejes, no por qué la silla tiene cinco ruedas o cómo puede moverse sin que mis pies estén en el suelo.

Answer 1

El problema es que los rodamientos no son perfectos. Especialmente los que se utilizan para girar los "pies" de la silla. Esos rodamientos están sometidos a una carga bastante pesada, y no están diseñados para girar sin fricción.

Por lo tanto, los pies de su silla siempre quieren permanecer en la misma posición en la que se encuentran, y esa no suele ser exactamente la dirección en la que usted quiere mover su silla. Con frecuencia, no puede moverse en cualquier dirección sin girar algunos pies.

Así, cuando empujas tu silla hacia atrás, los pies de las sillas básicamente hacen un concurso sobre quién es el primero en girar. Ahora bien, como todos los pies, los que permanecen en posición respecto a la base de la silla, generalmente tampoco están alineados con tu movimiento, y proporcionan a la base de la silla cierta fuerza de rotación.

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Puedes hacer la prueba de alinear los cinco pies en línea recta con el respaldo, y luego echar la silla lentamente hacia atrás. Verá que podrá mover la silla durante cierta distancia sin que la base gire. Sin embargo, una vez que las imperfecciones de la configuración se amplifican, uno o más pies se desvían significativamente, y es entonces cuando la base de la silla comenzará a girar.

Answer 2

Si las cinco ruedas tienen un rozamiento desigual (o si pueden girar de forma independiente y, por tanto, parten de ángulos aleatorios), se obtiene un momento de fuerza en torno al eje vertical. Cualquier ruptura de la simetría izquierda/derecha causada por la fricción o por una fabricación imperfecta (por ejemplo, longitudes desiguales de las patas sobre las que se montan las ruedas, o distancias ligeramente diferentes de las ruedas con respecto al eje) haría esto, donde la izquierda y la derecha están separadas por un plano que pasa por el eje vertical de tu silla y el punto medio entre tus pies. Asumo que ambos pies empujan con la misma fuerza.

Por supuesto, como mencionó Paul Childs en los comentarios, este mecanismo sólo haría girar las cinco patas de su silla hasta alcanzar un equilibrio de fricción. Sin embargo, dependiendo de los grados de libertad de las ruedas, esto podría no ocurrir tan rápidamente.

De todos modos, son concebibles otros mecanismos de rotación, pero necesitaríamos más detalles sobre cómo está construida su silla para poder hacer conjeturas más fundadas.

Le sugiero que pruebe mi sugerencia inspeccionando las ruedas de su silla en términos de fricción, y para comprobar, si pueden girar de forma independiente. Si lo hacen, es posible que las encuentres en diferentes orientaciones, cuando empieces a empujar. Esto ya puede romper la simetría según mi experiencia.

Answer 3

Creo que está relacionado con la helicidad de la rosca del tornillo y o del muelle de la silla. Una fuerza lateral en esta se convertirá en fuerzas de torsión opuestas en las partes superior e inferior.

Para contrarrestar esto habría que diseñar una silla con dos hilos/resortes con helicidades opuestas, como hacen en algunos motores fuera de borda para dar mayor estabilidad.

Answer 4

Podría ser la propia base. Si es de plástico o de aluminio, existe la posibilidad de que los extremos de las patas, donde se montan las ruedas, estén ligeramente doblados o alabeados.

Yo tenía el mismo problema con mi silla de ordenador y siempre giraba en sentido contrario a las agujas del reloj. Incluso he probado a colocar las ruedas en el sentido contrario para ver si giraba en el sentido de las agujas del reloj, lo cual no tuvo prácticamente ningún efecto. Tan pronto como intenté mover la silla, las 5 ruedas cambiaron de dirección y empezó a girar en sentido contrario a las agujas del reloj de nuevo. Incluso si sostengo la base con la mano para evitar que gire hasta que las 5 ruedas estén orientadas en la misma dirección y luego la suelto, rodará en línea recta sólo unos pocos centímetros antes de volver a girar.

He probado 2 juegos diferentes de ruedas simples de poliuretano de 3", 1 juego de ruedas dobles de poliuretano de 2" (todas con rodamientos de bolas) e incluso he sustituido la base por otra versión de plástico que supuestamente era mucho más resistente. Nada de eso ayudó a UNIL, compré una nueva base de acero para la silla. Con la nueva base instalada y las ruedas de 3" colocadas (las ruedas dobles de 2" hacían demasiado ruido en mi suelo duro), ahora rueda suavemente por el suelo y la base ya no gira.