Почему в верхней точке колеса скорость относительно земли равна 2V, а относительно центра колеса V?

Answer 1

Есть такое понятие, как мгновенный центр скоростей, или МЦС. Если вкратце, то в течении некоторого короткого периода времени (момента) колесо можно считать вращающимся вокруг неподвижного МЦС. Так как нижня часть колеса сцеплена с землёй, она неподвижна и является МЦС, центр колеса движется со скоростью автомобиля V, так как сцеплен с ним. Верхня часть "вращается" вокруг МЦС на вдвое большем расстоянии от МЦС, чем центр колеса, а значит движется с вдвое большей скоростью - 2V, это свойство тела, движущегося по окружности - при той же скорости вращения линейная скорость выше при большем радиусе траектории.