Roda

Rotação e translação

Quando uma roda avança, seu movimento pode ser separado em duas partes que acontecem ao mesmo tempo. O centro da roda muda de posição, o que é um movimento de translação, enquanto a roda gira em torno do eixo, o que é um movimento de rotação. A translação pode ser descrita por distância, velocidade e aceleração lineares. A rotação usa outras grandezas, como o ângulo girado, a velocidade angular e a aceleração angular.

A relação entre translação e rotação aparece diretamente na borda, porque uma roda de raio ${\displaystyle R}$ que gira por um ângulo ${\displaystyle \theta }$, medido em radianos, percorre na periferia um arco de comprimento ${\displaystyle R\theta }$. Quando a roda rola sem escorregar, esse arco corresponde à distância percorrida sobre o chão. Uma volta completa leva a roda adiante uma distância igual à sua circunferência.

Roda, eixo e mancal

Uma roda pode girar em torno de um eixo que fica parado ou pode estar presa a um eixo que gira junto com ela. O mancal sustenta o conjunto e permite que as peças se movam uma em relação à outra com menos atrito. Quando roda e eixo ficam rigidamente unidos, formam a roda e eixo, uma das máquinas simples.

O efeito de uma força sobre a rotação depende também da distância entre o ponto onde a força é aplicada e o eixo. Essa distância forma o braço de alavanca. Com a mesma força, um braço maior produz um torque maior. Por isso, a diferença entre o raio da roda e o raio do eixo pode ser usada para trocar força por deslocamento em mecanismos simples.

Rolamento

No rolamento sem escorregamento, cada trecho da borda toca o chão sem deslizar e, no instante do contato, fica momentaneamente parado em relação à superfície, embora o centro da roda continue avançando.

Para transformar essa ideia em uma relação matemática, imagine que a roda avance enquanto gira sem escorregar. A distância percorrida no chão é igual ao comprimento do arco que passou pelo ponto de contato:

${\displaystyle s=R\theta ,}$

em que ${\displaystyle s}$ é a distância percorrida, ${\displaystyle R}$ é o raio e ${\displaystyle \theta }$ é o ângulo girado em radianos. A mesma relação pode ser usada para comparar a velocidade de avanço com a velocidade de giro:

${\displaystyle v_{CM}=R\omega ,}$

em que ${\displaystyle v_{CM}}$ é a velocidade do centro de massa e ${\displaystyle \omega }$ é a velocidade angular. Quando a velocidade muda e ainda não há escorregamento, a relação correspondente para as acelerações é

${\displaystyle a_{CM}=R\alpha ,}$

em que ${\displaystyle \alpha }$ é a aceleração angular. Uma roda maior percorre uma distância maior para o mesmo ângulo de rotação. Se duas rodas avançam com a mesma velocidade linear, a maior gira mais devagar. Um ponto fixo na borda de uma roda ideal que avança em linha reta traça uma cicloide.

Forças, torque e tração

Em uma roda motriz, o eixo aplica torque à roda e o contato com o solo transforma esse efeito de rotação em uma força capaz de acelerar o veículo. Quando a roda não escorrega, essa transmissão pode ocorrer por atrito estático, de modo que o ponto de contato não precisa deslizar para que exista uma força horizontal.

Durante a frenagem, a força no contato atua de modo a reduzir a rotação da roda e a velocidade do veículo. Em uma curva, forças laterais ajudam a mudar a direção do movimento. A intensidade dessas forças depende da superfície, da carga sobre a roda e, quando há pneu, de sua construção, deformação e banda de rodagem.

Energia e eficiência

Uma roda em movimento pode avançar e girar ao mesmo tempo, por isso sua energia cinética pode ser pensada como a soma de duas partes. Se a roda for tratada como um corpo rígido, a parte ligada ao avanço depende da massa e da velocidade linear, enquanto a parte ligada ao giro depende do momento de inércia e da velocidade angular:

${\displaystyle K={\frac {1}{2}}mv^{2}+{\frac {1}{2}}I\omega ^{2},}$

em que ${\displaystyle m}$ é a massa, ${\displaystyle v}$ é a velocidade do centro de massa, ${\displaystyle I}$ é o momento de inércia e ${\displaystyle \omega }$ é a velocidade angular.

Como o momento de inércia depende de onde a massa está em relação ao eixo, concentrar mais material longe do centro tende a aumentar ${\displaystyle I}$. Por isso, duas rodas com a mesma massa e o mesmo diâmetro podem responder de maneira diferente ao mesmo torque se a distribuição do material não for igual. Em um volante de inércia, essa propriedade é usada para armazenar energia na rotação.

Resistência ao rolamento

Ao colocar uma carga sobre rodas, grande parte do movimento relativo deixa de acontecer entre a carga e toda a superfície do chão. Em um arranjo simples, o deslizamento pode ficar concentrado numa região muito menor, junto ao eixo e ao mancal. Em construções antigas, esse mancal podia ser apenas um furo circular por onde passava o eixo, formando uma bronzina.

Em uma comparação idealizada entre arrastar uma carga e colocá-la sobre rodas, se um objeto de 100 kg for arrastado por 10 m sobre uma superfície com coeficiente de atrito ${\displaystyle \mu =0,5}$, a força normal será de aproximadamente 981 N, e o trabalho contra o atrito será ${\displaystyle 981\times 0,5\times 10=4.905}$ J. Se o mesmo objeto receber quatro rodas e, para simplificar, for usado ${\displaystyle \mu =0,25}$ na interface de madeira entre rodas e eixos, com rodas de 1.000 mm de diâmetro e eixos de 50 mm, as superfícies em deslizamento no mancal se moverão apenas cerca de 0,5 m uma em relação à outra durante um avanço de 10 m. Nesse modelo, o trabalho cai para ${\displaystyle 981\times 0,25\times 0,5\approx 123}$ J, cerca de 1/40 do primeiro valor.

Como rodas, pneus e terreno podem se deformar enquanto o veículo avança, nenhuma roda real elimina todas as perdas de energia, e parte da energia gasta nesse ciclo de deformação e recuperação aparece como resistência ao rolamento. Nos pneus, uma parcela dessa perda vem da histerese dos materiais à medida que a estrutura muda de forma e volta à condição anterior a cada volta. A resistência ao rolamento varia ainda com carga, pressão de inflação, velocidade, dimensões da roda e características da superfície.

Escorregamento

Quando o ponto de contato desliza sobre a superfície, as relações simples do rolamento puro deixam de valer. Uma roda motriz pode girar mais depressa do que o avanço do veículo permitiria sem escorregamento. Durante uma frenagem forte, uma roda travada pode deslizar sem girar. Nesses casos, há movimento relativo no contato e o atrito cinético passa a dissipar energia diretamente.

Em terreno que cede sob a roda, o escorregamento fica mais difícil de calcular porque o movimento também desloca e compacta o material. Por isso, veículos agrícolas, máquinas fora de estrada e veículos de exploração costumam comparar a velocidade de giro da roda com a velocidade real de avanço para medir quanto ela está patinando ou sendo arrastada.

Terreno, obstáculos e limitações

Uma roda tende a vencer irregularidades com mais facilidade quando seu raio é grande em comparação com a altura do obstáculo. Em solo deformável, entram também o afundamento, a compactação e o escorregamento. A terramecânica estuda essa interação entre veículos e terrenos como areia, solo agrícola e regolito. Seus modelos e ensaios analisam tração, afundamento e diferentes formas de deslizamento entre roda e solo.

Trenós, esquis e travois podem funcionar melhor que uma roda convencional em certos ambientes porque deslizam ou espalham a carga por áreas maiores. Esteiras contínuas usam rodas internas, mas aumentam a área de contato com o solo. Máquinas ambulantes conseguem passar por degraus e obstáculos que podem bloquear rodas pequenas. Maglev e hovercraft evitam o contato rolante com o chão, e veículos de propulsão por parafuso usam elementos helicoidais para avançar em terrenos muito macios.

Correntes para neve melhoram a aderência de rodas comuns em neve e gelo, enquanto sistemas históricos como a Roda Pedrail aproximaram a roda de uma esteira articulada para distribuir melhor a carga e atravessar terrenos irregulares.

Cubo e mancal

Na parte central da roda fica o cubo, que recebe as extremidades internas dos raios ou se liga diretamente ao disco. Em muitas rodas, ele também abriga um mancal, que sustenta a carga e permite a rotação em relação ao eixo.

Disco, raios e outras ligações estruturais

O cubo e o aro podem ser ligados por um disco quase contínuo ou por elementos estreitos chamados raios. Numa roda maciça, o material ocupa grande parte da área entre o centro e a borda. Numa roda raiada, parte desse material é retirada, o que pode reduzir a massa sem interromper a ligação estrutural entre cubo e aro.

Nas rodas raiadas por arame, o aro se liga ao cubo por raios finos mantidos sob tensão antes mesmo de a roda receber carga. Quando o peso atua sobre a roda, parte desses raios perde uma fração da tensão inicial, enquanto o aro e os demais raios redistribuem o esforço. Rodas desse tipo são usadas na maioria das bicicletas e em muitas motocicletas. George Cayley concebeu em 1808 uma "roda de tensão", com cordões tensionados entre cubo e aro, enquanto procurava reduzir o peso das rodas de veículos aéreos. Na década de 1870, rodas com raios de arame já eram comuns em bicicletas e triciclos, e James Starley lançou a Ariel, com raios de arame, em 1871. O processo de montar a roda e ajustar a tensão dos raios é chamado construção de rodas.

Aro

O aro forma a borda externa da roda e, em um automóvel, recebe a borda interna do pneu. Numa roda de bicicleta, é o grande anel preso às extremidades dos raios e responsável por sustentar o pneu e, quando existe, a câmara.

Na Idade do Ferro, aros de ferro eram ajustados ao redor de rodas de madeira de carros para proteger sua periferia. Um aro encontrado em Llyn Cerrig Bach, no País de Gales, foi datado de 300 a.C. a 100 d.C. e ainda conserva vestígios mineralizados de madeira em sua face interna.

Pneu e banda de rodagem

Um pneu é uma cobertura anular que se encaixa ao redor do aro, protege essa parte da roda, transmite forças ao chão e absorve parte das irregularidades da superfície. Ao formar uma camada flexível entre a roda e o terreno, também ajuda a manter uma região de contato durante o movimento.

Pneus modernos usam materiais como borracha sintética, borracha natural, tecido, arame e outros compostos. A banda de rodagem é a parte externa que toca o chão e fornece tração, enquanto a carcaça sustenta a estrutura. Antes da borracha, faixas metálicas eram ajustadas em rodas de madeira para reduzir o desgaste. A maior parte dos pneus de veículos rodoviários usa estruturas pneumáticas infláveis, normalmente preenchidas com ar comprimido.

Materiais e fabricação

Durante milênios, rodas de transporte foram feitas principalmente de madeira, em formas que podiam usar discos maciços ou conjuntos de peças unidas. Com cargas maiores e velocidades mais altas, metais passaram a ser usados no aro, no cubo, nos raios e, em alguns projetos, em toda a roda. Rodas modernas podem usar aço, ligas leves, titânio ou materiais compósitos, conforme as exigências de massa, resistência, custo e fabricação.

Rodas metálicas podem ser fundidas, estampadas, usinadas ou forjadas, conforme o material e a aplicação. Rodas forjadas de liga são usadas quando a redução de massa e a resistência mecânica compensam um processo de fabricação mais exigente.

Dimensões e geometria

Como o raio liga diretamente o giro ao avanço, a relação ${\displaystyle s=R\theta }$ mostra que uma volta completa de uma roda maior cobre uma distância maior. Pela relação ${\displaystyle v=R\omega }$, duas rodas que avançam com a mesma velocidade linear precisam girar em velocidades angulares diferentes se tiverem raios diferentes.

O diâmetro muda também a passagem por obstáculos, já que uma roda maior precisa subir por uma mudança angular menor do que uma roda pequena diante de uma irregularidade da mesma altura. Largura, formato do perfil e área de contato alteram a forma como a carga chega à superfície, principalmente quando o terreno ou o pneu pode se deformar.

Massa e distribuição de massa

A massa total de uma roda afeta a energia necessária para acelerar o veículo, mas importa também onde essa massa está. O momento de inércia aumenta quando uma parte maior do material fica longe do eixo, por isso retirar ou acrescentar massa no aro pode alterar a resposta à aceleração de maneira diferente de uma mudança de mesma massa perto do cubo.

Raios e discos unem cubo e aro com distribuições distintas de material, por isso a posição da massa interfere em escolhas de projeto que podem buscar menor peso, maior rigidez ou maior capacidade de carga. Num volante de inércia, o objetivo pode ser o oposto: manter um momento de inércia alto para armazenar mais energia de rotação a uma determinada velocidade angular.

Rigidez, deformação e contato com a superfície

O modelo de uma roda perfeitamente rígida ajuda nos cálculos, mas rodas reais deformam em graus diferentes. Rodas metálicas podem sofrer pequenas deformações elásticas sob carga. Pneus pneumáticos ficam achatados na região de contato com o chão, enquanto rodas flexíveis e pneus sem ar podem usar a própria estrutura para absorver irregularidades.

Uma certa deformação pode melhorar o contato com a superfície, reduzir choques transmitidos ao veículo e permitir adaptação ao terreno, mas também pode consumir energia. Nos pneus, o ciclo repetido de deformação e recuperação produz perdas por histerese, que entram na resistência ao rolamento. Materiais, pressão de inflação, geometria e distribuição de carga mudam o equilíbrio entre deformação, sustentação, aderência e perdas de energia.

Cargas e durabilidade

Durante o uso, a roda recebe forças em direções diferentes, e o peso sustentado produz principalmente carga radial. Aceleração e frenagem introduzem forças tangenciais. Curvas criam componentes laterais, e buracos ou obstáculos podem gerar impactos. Como essas cargas se repetem durante muitas rotações, a resistência à fadiga é parte do projeto de rodas usadas por longos períodos.

Para verificar se uma roda suporta as cargas repetidas do uso, ensaios de laboratório reproduzem parte dessas condições, e a prática SAE J328 estabelece requisitos e procedimentos de fadiga para rodas de automóveis de passageiros e caminhões leves, enquanto a SAE J267 trata de ensaios radiais e de curva para rodas e aros de caminhões e ônibus.

A forma, o material e o processo de fabricação precisam manter tensões e deformações em níveis compatíveis com essas cargas. Trincas por fadiga, deformação permanente ou falhas nas ligações entre cubo, raios e aro podem inutilizar a roda antes que ocorra uma ruptura completa.

Balanceamento e precisão geométrica

Quando a massa de uma roda não está bem distribuída em torno do eixo, o centro de massa pode ficar deslocado do eixo de rotação. Durante o giro, esse desbalanceamento produz forças que se repetem a cada volta e podem causar vibração e aumentar as cargas nos mancais e na estrutura. O balanceamento corrige parte desse problema por redistribuição, adição ou remoção de massa. A ISO 21940-11 estabelece procedimentos e tolerâncias para rotores de comportamento rígido.

A precisão geométrica também afeta o giro, porque um desvio radial pode fazer a borda parecer subir e descer a cada volta, enquanto um desvio lateral faz o aro oscilar de um lado para o outro. Em rodas com raios ajustáveis, esse alinhamento depende da tensão e do ajuste dos raios. Em rodas fundidas, forjadas, soldadas ou fabricadas como peça única, a precisão depende do processo de produção, da usinagem e da inspeção.

Transporte

No transporte terrestre, uma roda pode sustentar a carga, transmitir força motriz, orientar o veículo ou reunir mais de uma dessas funções. Bicicletas e motocicletas costumam usar rodas leves e estreitas. Automóveis e caminhões combinam rodas com pneus, freios e suspensão. Veículos ferroviários empregam rodas ferroviárias guiadas pelos trilhos, enquanto rodízios permitem que móveis e equipamentos mudem de direção com pouca força.

Como velocidade, carga e superfície mudam as exigências do projeto, uma roda feita para estrada enfrenta problemas diferentes dos encontrados por rodas de mineração, agricultura, ferrovias ou exploração planetária.

Máquinas e dispositivos

Fora da locomoção, muitas máquinas aproveitam o movimento rotativo, como a roda de oleiro, que mantém a peça girando durante a modelagem. A roda de água transforma a energia de uma corrente em rotação, a engrenagem transmite movimento e torque entre eixos, a roda de fiar ajuda na produção de fios e o volante de inércia armazena energia cinética de rotação.

Mecanismos circulares ou rotativos como a roda do leme, o volante de direção, o giroscópio e a turbina também usam princípios de rotação, embora não funcionem como rodas de transporte.

Rodas especiais

Uma roda sem cubo, também chamada roda sem centro, substitui o pequeno cubo central típico por uma região de suporte muito mais próxima do diâmetro da própria roda, deixando uma abertura central ampla pela qual passa o suporte ou eixo.

Rodas omnidirecionais permitem que plataformas móveis avancem, recuem e também se desloquem lateralmente. A roda Mecanum consegue isso com roletes inclinados distribuídos ao redor da periferia. Quando um veículo tem um conjunto dessas rodas controladas separadamente, as forças produzidas por cada uma podem ser combinadas para mover a plataforma em direções diferentes sem que a carroceria precise apontar para o lado do movimento.

Pneus sem ar trocam a câmara pressurizada por estruturas sólidas ou flexíveis capazes de sustentar a carga. Alguns projetos usam raios elásticos, células ou outras formas internas para combinar suporte, deformação e resistência ao rolamento, mas cada solução precisa equilibrar rigidez, conforto, massa e perda de energia.

Em veículos de exploração, rodas que deformam sem depender de ar pressurizado podem usar soluções como a malha de molas desenvolvida pelo Centro de Pesquisa John H. Glenn da NASA, e versões feitas com ligas com memória de forma superelásticas suportam deformações reversíveis maiores do que modelos anteriores de aço de mola. Esse tipo de pneu também foi testado em um rover sobre terreno preparado para imitar condições marcianas.

Antecedentes da tecnologia rotativa

Muito antes das primeiras carroças conhecidas, princípios de rotação já apareciam em roletes de madeira usados para mover cargas pesadas, enquanto fusos e outros dispositivos transformavam movimentos da mão em rotação. Mais de cem pequenas pedras perfuradas, com cerca de 12 mil anos, foram encontradas no sítio natufiano de Nahal Ein-Gev II, em Israel. Elas foram interpretadas como possíveis fusaiolas e como um exemplo muito antigo do princípio de um objeto circular girando em torno de uma haste, embora não sejam rodas de transporte.

Dispositivos giratórios usados na cerâmica são anteriores aos veículos com rodas, mas nem todo suporte rotativo antigo era uma roda rápida de oleiro. No sul do Levante, recipientes moldados com rolos de argila já eram afinados ou ajustados sobre bases giratórias na segunda metade do quinto milênio a.C., e técnicas parecidas também foram usadas no norte da Mesopotâmia. Na cultura Cucuteni-Trypillia, marcas em bases de vasos foram interpretadas como indícios de suportes giratórios manuais usados junto com a técnica de rolos. Esses dispositivos antecedem a roda de oleiro e ainda não usavam a energia cinética rotacional típica das rodas rápidas posteriores. Um exemplar de pedra encontrado em Ur, no território do Iraque, e datado de cerca de 3100 a.C., esteve por muito tempo entre as rodas de oleiro preservadas mais antigas conhecidas.

Primeiros veículos com rodas

Vestígios de veículos com rodas tornam-se mais frequentes durante o quarto milênio a.C. Pequenas rodas de argila anteriores a 4000 a.C. foram encontradas ao norte do mar Negro. Na Europa, carrinhos em miniatura, imagens e marcas de rodas aparecem a partir de meados do milênio. Em Flintbek, no norte da Alemanha, marcas preservadas sob um túmulo neolítico foram datadas de 3420–3385 a.C., o que as coloca entre os vestígios mais antigos de rodas no norte europeu.

Na Mesopotâmia, pictogramas de carroças com rodas aparecem em tabuletas de argila do distrito de Eanna, em Uruque, na civilização suméria, por volta de 3500–3350 a.C. Achados de datas próximas aparecem também no norte e no sul do Cáucaso e no Leste Europeu. Ainda não existe consenso sobre uma única cultura como origem da invenção, e a distribuição dos achados permite pensar também em um desenvolvimento espalhado por uma ampla área de contato.

Um veículo com rodas foi desenhado no vaso de Bronocice, encontrado em um assentamento da cultura dos vasos de funil no sul da Polônia. O contexto dos pictogramas foi datado de 3635–3370 a.C. calibrados, com 94,5% de probabilidade. A Roda dos pântanos de Liubliana, encontrada em Stare Gmajne, perto de Liubliana, na Eslovênia, foi datada, dentro de dois desvios padrão, de 3340–3030 a.C., e seu eixo, de 3360–3045 a.C. A roda mede 72 cm de diâmetro e foi feita de freixo, enquanto o eixo, de carvalho, mede 124 cm. A abertura retangular da roda corresponde às extremidades do eixo e mostra que os dois giravam juntos.

Na Europa do Neolítico final e da Idade do Cobre, aparecem dois tipos de conjunto entre roda e eixo. No tipo circum-alpino dos assentamentos palafíticos dos Alpes, roda e eixo giram juntos, como na roda dos pântanos de Liubliana. No tipo da cultura de Bade, na Hungria, o eixo não gira. Ambos são datados de c. 3200–3000 a.C. Uma hipótese propõe que os veículos com rodas se espalharam do Oriente Próximo para a Europa por volta de meados do quarto milênio a.C. Rodas de datação incerta foram encontradas também na Civilização do Vale do Indo, no fim do quarto milênio a.C., em áreas da Índia e do Paquistão.

Roda com raios e aro metálico

Entre as primeiras rodas de transporte preservadas estão discos de madeira com abertura para o eixo, e nos exemplares circum-alpinos do Neolítico era comum unir pranchas e travessas encaixadas, embora exista ao menos uma roda feita de uma única peça de madeira.

Ao reduzir a quantidade de material entre cubo e aro, o uso de raios permitiu rodas mais leves, e na Europa Oriental os primeiros vestígios de veículos leves com rodas raiadas e equipes de cavalos aparecem no complexo Sintashta-Petrovka, nos Urais meridionais, no começo do segundo milênio a.C. Achados em sepulturas da fase inicial desse complexo colocam o surgimento desses carros perto da passagem do terceiro para o segundo milênio a.C.

Difusão e adoção regional

Na China, sulcos de rodas de cerca de 2200 a.C. foram encontrados em Pingliangtai, sítio da cultura Longshan. Marcas parecidas foram achadas em Yanshi, cidade da cultura Erlitou, e datam de cerca de 1700 a.C. Os carros de guerra puxados por cavalos que aparecem depois nas planícies centrais chinesas têm fortes paralelos tecnológicos com os das estepes e chegaram por redes de contato com populações do oeste.

Na Grã-Bretanha, uma roda de madeira com cerca de 1 m de diâmetro foi descoberta em 2016 no sítio de Must Farm, na Ânglia Oriental. Datada de 1100 a 800 a.C., ela é a mais antiga e completa de seu tipo encontrada no país, e seu cubo também foi preservado. Uma coluna vertebral de cavalo nas proximidades levou à hipótese de que a roda fizesse parte de uma carroça puxada por cavalos. O achado veio de um assentamento construído sobre estacas numa área úmida, o que mostra que seus moradores mantinham algum acesso a terra firme.

Nas Américas antes do contato europeu, veículos com rodas não foram usados em grande escala, mas pequenos objetos com rodas, geralmente interpretados como brinquedos ou efígies, foram encontrados em sítios arqueológicos mexicanos. A falta de grandes animais domésticos de tração foi proposta como uma explicação para a ausência de transporte sobre rodas em larga escala, mas ela não explica sozinha a adoção lenta das carroças em partes dos Andes depois da chegada europeia. Nos Andes colombianos, relevo, gasto de energia nas rotas, demanda de transporte e custo de construir estradas próprias para carroças também entram nessa discussão.

Os núbios, depois de cerca de 400 a.C., usavam rodas para girar peças de cerâmica e também como rodas de água. Algumas dessas rodas de água talvez fossem movidas por bois. Também havia carros de guerra puxados por cavalos, importados do Egito.

Na África Ocidental pré-colonial, a tecnologia da roda era conhecida, mas o transporte sobre rodas teve uso limitado. A partir do século XVIII, veículos aparecem também em cerimônias em lugares como o Reino do Daomé.

Industrialização e rodas modernas

Depois de milênios de uso de raios de madeira, o século XIX trouxe rodas raiadas por arame que reduziram a massa de muitas rodas de bicicletas e triciclos, e já eram comuns nesses veículos na década de 1870. Raios pré-tensionados permitem combinar baixo peso com rigidez suficiente para muitas aplicações. Em muitas rodas, padrões radiais deram lugar a arranjos tangenciais, que conseguem transmitir torque entre cubo e aro.

No fim do século XIX, pneus pneumáticos começaram a substituir pneus sólidos de borracha em bicicletas e, na década de 1890, já havia pneus removíveis cheios de ar que tornavam a passagem por irregularidades menos brusca. A produção industrial também espalhou rodas de aço e ligas leves feitas por estampagem, fundição e forjamento. No século XX e no começo do XXI, materiais compósitos, projetos sem ar e rodas flexíveis ampliaram as soluções disponíveis para bicicletas, automóveis, máquinas industriais e veículos de exploração.

Religião e cosmologia

A forma circular e o movimento que se repete fizeram da roda uma imagem usada para falar de ciclos, passagem do tempo e transformação. O Kalachakra, ou roda do tempo, faz parte de algumas correntes do budismo, assim como a roda do darma.

O monge do século VI Doroteu de Gaza usou uma roda com raios para explicar uma ética de compaixão, na qual aproximar-se de Deus correspondia a aproximar-se das outras pessoas. Na Europa medieval, a Roda da Fortuna mostrava a instabilidade do poder e da sorte, com figuras subindo e descendo à medida que a roda girava.

A cruz do sol e imagens de carruagens solares aparecem em tradições religiosas da Idade do Bronze, e a roda também foi usada como símbolo solar no Antigo Egito. Alguns neopagãos, entre eles praticantes da Wicca, usam a Roda do Ano para organizar um ciclo de festivais sazonais.

Emblemas e linguagem

A roda alada aparece em emblemas ligados a transporte e movimento, entre eles o brasão de armas do Panamá, o logotipo da Ohio State Highway Patrol e a Ferrovia Estatal da Tailândia. Uma roda ocupa o centro da bandeira da Índia na forma do Açoca Chacra, ligado ao darma, e outra aparece na bandeira do povo rom, em referência à origem indiana e aos deslocamentos históricos desse povo. No budismo, a forma circular também compõe a Roda da Vida, ou bhavacakra, uma representação do samsara e do ciclo de nascimento, morte e renascimento, usada especialmente na tradição tibetana para apresentar ensinamentos como o carma e a originação dependente.

Em português, "roda" também passou a nomear grupos organizados em círculo e atividades realizadas dessa maneira. No Brasil, esse uso está presente na roda de capoeira, em que jogadores, músicos e participantes formam o espaço onde acontece o jogo, e no samba de roda, no qual canto, dança e música se organizam ao redor de uma roda de participantes. O mesmo sentido aparece nas cantigas e brincadeiras de roda, em que os participantes formam um círculo para cantar, dançar ou brincar.

A própria ideia da roda entrou na linguagem figurada. Expressões como "inventar a roda" e "reinventar a roda" são usadas em português para falar, geralmente com ironia, de alguém que dedica esforço a criar novamente uma solução que já existe.