Aceleración relativa sin patinar
Arpán
Un hombre de masa está de pie sobre una tabla de masa . No hay fricción entre la tabla y el suelo, pero sí entre el suelo y el hombre. El hombre comienza con una aceleración. en relación con el tablón. La pregunta dice que no hay deslizamiento entre los pies del hombre y la tabla, entonces ¿cuál es el trabajo realizado por la fricción sobre el hombre en función del tiempo? Mi pregunta es ¿cómo puede no haber deslizamiento y aceleración relativa entre el hombre y la tabla al mismo tiempo?
EDITAR: Encontré la respuesta de Bob D útil y explicativa. Ahora mi segundo punto de confusión. En la pregunta, dado que no hay una fuerza externa, pensé que en dirección horizontal, el centro de masa estaría estacionario. Entonces, si el suelo es el mismo, el hombre se mueve hacia la derecha, entonces el tablón debe moverse hacia la izquierda. Pero en la respuesta dice que tanto el hombre como el tablón se moverían hacia la izquierda con respecto al suelo. ¿Cómo es esto posible?
Respuestas (3)
Bob D.
Mi pregunta es ¿cómo puede no haber deslizamiento y aceleración relativa entre el hombre y la tabla al mismo tiempo?
Sin "deslizamiento" simplemente significa que no se excede la fuerza de fricción estática máxima posible entre los pies del hombre y la tabla para que los pies de la persona no se deslicen sobre la tabla. No significa que no haya movimiento relativo entre el hombre y la tabla. Solo que el movimiento relativo no implica deslizamiento. Es como cuando un automóvil intenta acelerar demasiado rápido, las ruedas motrices pierden agarre y comienzan a patinar en la carretera.
La razón para estipular que no se resbale es que las aceleraciones tanto del hombre como del tablón se deben a las fuerzas de fricción estáticas iguales y opuestas que cada uno ejerce sobre el otro según la tercera ley de Newton. El trabajo realizado por la tabla sobre el hombre (y viceversa) se debe a la fricción estática. Si se produjera un deslizamiento, la fricción estática se convierte en fricción cinética, que solo puede realizar trabajo negativo disipando energía en forma de calor.
Los diagramas de cuerpo libre de las fuerzas horizontales sobre el hombre y el tablón de abajo muestran las fuerzas de fricción estáticas máximas posibles y, por lo tanto, las aceleraciones máximas posibles en relación con el suelo tanto del hombre como del tablón.
Espero que esto ayude.
TazónDeRojo
Conoces la ecuación para el trabajo: .
Cuando ves a alguien correr desde el marco del suelo, el punto de contacto con el suelo está en reposo. Como está en reposo, no hay desplazamiento durante la fuerza y el trabajo realizado es cero.
Pero el tablón en el escenario no está en reposo. La fuerza del tablón se desplaza en el marco de referencia. Dado que tiene tanto la fuerza como el desplazamiento, se está realizando un trabajo.
El hecho de que no haya "deslizamiento" entre el hombre y la tabla significa que no hay pérdidas por fricción de las que deba preocuparse. Toda la fuerza de fricción se convierte en aceleración. Ninguno entra en pérdida de calor.
Cuando das un paso hacia adelante en el suelo, normalmente tus pies no resbalan, pero aun así ganas velocidad de avance (aceleración). Esto no debería ser notable.
Valle
¿Cómo puede no haber deslizamiento y aceleración relativa entre el hombre y la tabla al mismo tiempo?
El hombre no es un cuerpo rígido. Es un objeto deformable. Entonces puede haber un movimiento relativo del centro de masa incluso cuando no hay movimiento relativo en el punto de contacto.
Arpán
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Dan
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