¿Por qué agregar masa a un carro de juguete le da una mayor distancia para detenerse?

Answer 1

Basado en la realidad, todas las respuestas son de alguna manera erróneas. No quiero ser arrogante, solo exponer los hechos.

El fenómeno que usted describe tiene que ver con el hecho de que la fricción en los cojinetes, los ejes y las ruedas es mayormente una constante tan pronto como el carro de juguete está en movimiento, con un pequeño componente que aumenta con la velocidad. Puede verificar esto midiendo cuánto más viaja el automóvil a mayor velocidad que alcanza el juguete tan pronto como llega al piso plano.

Si la fricción fuera constante, triplicar la velocidad daría como resultado un aumento de nueve veces en la longitud de la trayectoria de frenado. ¡Esto es lo que hace que conducir rápido sea tan peligroso! Realice el experimento y se dará cuenta de que este modelo teórico se descompone un poco porque la fricción también tiene un componente que aumenta linealmente con la velocidad, de modo que, de hecho, el automóvil triple más rápido viajará menos de nueve veces más lejos. Pero estabas preguntando por autos más pesados.

Para eso debemos investigar qué masa adicional le hace a la fuerza de fricción. La fuerza de fricción resulta ser principalmente una fracción, como el 10%, del peso del objeto que se desliza desde una rampa o sobre una superficie plana. Ahora, ¿qué significa eso para la distancia deslizada? (slided, slidden?)

Una fuerza constante realiza trabajo siguiendo la fórmula.

W = Fs

Este trabajo transforma la energía cinética a través de la fricción en calor. El poder de esta fuente de calor por fricción es:

P = F. v

Donde v es la velocidad del carro de juguete. Cuando asumimos que la fricción es constante en relación con la velocidad del carro de juguete, esperaremos observar la desaceleración del carro de juguete (aceleración negativa, desaceleración del carro y pérdida de la misma cantidad de velocidad cada segundo) a una velocidad constante dada por:

a = F / m

donde F es la fuerza de fricción y m es la masa del carro de juguete. Llamemos a Vo o v-null la velocidad inicial con la que el automóvil de juguete sale de la rampa que lo aceleró. Mantendremos la Voz constante cuando investiguemos la influencia del aumento de la masa m del carro de juguete en su Stot de distancia recorrida total para s total.

El tiempo que toma la fricción para detener el carro de juguete es

T = Vo / a

Esto es lógico, porque una aceleración disminuye la velocidad o la velocidad a una velocidad constante por segundo. Entonces, cuanto mayor sea la velocidad inicial, mayor será el tiempo T y mayor será la desaceleración a, más corto será el tiempo T. Ahora, rellenando nuestra fórmula para a:

T = Vo / (F / m) = m Vo / F

La distancia recorrida durante este tiempo T es proporcional al cuadrado del tiempo:

Stot = 0.5 a TT = 0.5 (F / m) (m Vo / F) (m Vo / F) =

= 0.5 m Vo Vo / F

Recuerde, para los coches de juguete de todas las masas, mantenemos la velocidad inicial constante de Vo. Si la fricción fuera una constante, veríamos que cuando m se duplica y se triplica, la distancia recorrida se duplica y se triplica. Si la fricción dependiera linealmente de la masa del carro de juguete F = m Fo, entonces obtenemos

Punto = 0.5 m Vo Vo / m Fo = 0.5 Vo Vo / Fo

Que es una constante, no depende de la masa. Entonces obtenemos la confirmación de que si la fricción F es constante, esperamos ver distancias de detención más largas, pero no cuando las fuerzas de fricción aumentan linealmente con el peso del carro de juguete, ¡entonces las distancias de detención se mantienen constantes!

¿Qué pasa si nuestro modelo es el más sofisticado? La fricción es una constante más un término que aumenta linealmente con la velocidad. Bueno, debido a que el componente lineal no tiene influencia cuando cambiamos el peso del carro de juguete, esperamos que la fricción constante marque la diferencia al mostrar una distancia de detención linealmente más larga con la masa en aumento del carro de juguete.

Answer 2

Eso es por el término impulso. Lo que significa la fuerza que un objeto puede aplicar en otro, en términos simples. Matemáticamente es el producto de la masa y la velocidad de un objeto. Cuando aumenta la masa de un objeto, aumenta su impulso, dado que la velocidad sigue siendo la misma. Entonces, si tiene un objeto con una masa de 1 kg que se mueve a una velocidad de 1 m / sy un objeto de masa de 2 kg que se mueve a la misma velocidad, el último con una masa de 2 kg tendrá un impulso mayor. Así que a medida que aumentamos la masa del objeto, aumentamos su impulso, por lo que ahora podría aplicar una fuerza mayor sobre otro objeto. Lo que también significa que requeriría una fuerza mayor para detener el cuerpo.

Ahora la fuerza que estamos utilizando aquí para detener el cuerpo es la fricción. La fricción entre las almohadillas de rotura y la rueda y la fricción entre la rueda y el suelo detienen el vehículo. Así que a medida que aumentamos el impulso, la fricción tendrá que actuar durante más tiempo para enfrentar la fuerza del impulso adicional. Por lo tanto, al aumentar el peso cada vez, lleva más tiempo detener el cuerpo.

Answer 3

Le recomiendo que lea las leyes del movimiento de Newton y siga las referencias, no trate de usar el material directamente.

La versión tl; dr es que la fuerza es igual a la velocidad por la masa. Si añades masa aumentas la fuerza de un objeto en movimiento. Debe aumentar la fuerza de frenado o aumentar la duración / distancia.

Lo mismo ocurrirá a la inversa, para acelerar hasta una velocidad establecida, necesitará más fuerza motriz o más tiempo / distancia a medida que aumenta la masa

Answer 4

Cuando le añades peso, la intertia del carro aumenta. “La inercia es la resistencia de cualquier objeto físico a cualquier cambio en su estado de movimiento”. La ecuación de inercia depende de la masa y la velocidad del objeto.