¿Detener la misma bicicleta y el mismo ciclista a la misma velocidad con el freno delantero requiere menos energía que el freno trasero?

Es el mismo cuerpo formado por el ciclista y la bicicleta moviéndose a la misma velocidad. Entonces, aunque el frenado en la parte delantera/atrás altera las fuerzas normales en las ruedas opuestas, creando así más fricción con el suelo (si frena hacia atrás), todavía está convirtiendo la misma cantidad de energía en calor, ¿correcto?

En otras palabras, los frenos fabricados con el mismo material en la misma rueda deberían experimentar un desgaste equivalente si cada uno convierte X julios de energía cinética en energía térmica, sin importar si se aplican en la rueda delantera o trasera.

No entiendo el título: ¿qué significa "requiere menos energía"? ¿Por qué crees que podría? Y el título no coincide con el cuerpo de la pregunta.

Respuestas (4)

La respuesta depende de si las ruedas patinan.

Cuando frena solo con la rueda trasera, es bastante posible patinar; si aplicas el freno delantero, el aumento de la fuerza normal sobre esa rueda tiende a evitar el derrape (aunque en casos extremos podría hacerte volar por encima del manillar).

Aplicar los frenos traseros lo suficientemente fuerte como para bloquear la rueda generaría poco desgaste en el sistema de frenos y mucho desgaste en las llantas traseras. En la parte delantera no ocurriría lo mismo.

En la práctica, qué frenos se desgastan más realmente depende de cuánto los uses. Para las motocicletas, se recomienda usar el freno delantero con más fuerza para evitar derrapes; de hecho, algunas bicicletas tienen un mecanismo que garantiza esto .

Pero desde una perspectiva de física pura, la energía cinética que debe disiparse es la misma, independientemente del freno que se aplique.

"Para las motos, se recomienda usar el freno delantero con más fuerza para evitar derrapes" Esto también se aplica a las bicicletas. Desafortunadamente, el nivel de habilidad promedio de un ciclista está muy por debajo del promedio de un motociclista.
@Aron Por supuesto, eso viene con la advertencia de que frenar demasiado con solo el freno delantero puede detenerlo tan bruscamente que la rueda trasera se levanta del suelo, particularmente en bicicletas (que son más livianas), conducidas por un niño pequeño (aún más liviana), viajando a gran velocidad, yendo cuesta abajo... no es que hable por experiencia personal ni nada por el estilo.
@anaximander, por eso dije que "volar sobre el manillar" ... Yo mismo lo he experimentado, aunque en ambos casos la detención de la rueda delantera se debió a causas externas (bache, automóvil). Me costó un tenedor nuevo en ambas ocasiones (y un diente nuevo...)
@Aron, el centro de gravedad de un ciclista en una bicicleta es mucho más alto que en una motocicleta (porque, por lo general, el ciclista es más pesado que la bicicleta, pero no una motocicleta), lo que hace que cabecear hacia adelante sea un problema mucho más probable en una bicicleta.

No importa si los frenos son los mismos. El bike+rider tiene una cierta energía cinética. Si lo detienes, necesitas disipar tanta energía. El problema con el frenado de la rueda trasera es que el frenado reduce la carga en la rueda trasera haciéndola propensa a patinar. Si frena con la suficiente suavidad, la rueda no patinará. Entonces disipará muy bien la energía cinética en el freno trasero. Incluso si patina (siempre que se detenga), la disipación total de energía es la energía cinética al comienzo. Si patina, parte de esa energía puede disiparse en una caída, pero eso es un problema de ciclismo, no de física.

todavía estás convirtiendo la misma cantidad de energía en calor, ¿correcto?

Sí.

En otras palabras, los frenos fabricados con el mismo material en la misma rueda deberían experimentar un desgaste equivalente si cada uno convierte X julios de energía cinética en energía térmica, sin importar si se aplican en la rueda delantera o trasera.

No sé.

¿Por qué espera que el "desgaste" sea directamente proporcional al "calor" o la "energía disipada"?

Si no freno tan fuerte y, por lo tanto, tardo más en detenerme, ¿es esa la misma cantidad de desgaste de frenado?

Una diferencia entre la parte delantera y la trasera puede ser que debido a que es menos probable que la parte delantera patine, frenas más fuerte y te detienes más rápido. Es la misma energía cinética disipada (más rápido) pero no sé si es el mismo desgaste.

El desgaste es claramente un tema complicado: Desgaste .

Aquí hay un ejemplo teórico de una relación no lineal entre la energía y el desgaste: si el frenado es rápido, entonces el calor no tiene que disiparse, por lo tanto, la temperatura aumenta y, por lo tanto, (si el material del freno se reblandece a altas temperaturas) aumenta el desgaste. .

Digo 'teórico' porque los frenos de bicicleta sfaik no se calientan lo suficiente como para causar mucho 'desvanecimiento' de las pastillas de freno (en un extremo, es más probable que el calor explote el neumático si es un freno de llanta, o hierva el líquido hidráulico si es un freno de llanta). freno de disco hidráulico).

En realidad, si aplica los frenos delanteros, hay una tendencia a volcarse , mientras que si aplica los frenos traseros, hay una tendencia a patinar .

Ahora, como el momento lineal se convierte en momento angular en este caso, por una fuerza de frenado impulsiva, hay cierta pérdida de energía. Además, el tiempo de contacto de los frenos es menor. Por eso, aplicar los frenos delanteros requiere menos energía, porque la tendencia a volcarse se ve compensada por el peso del sistema .

Por "volcar" supongo que quieres decir "la bicicleta se detiene y el ciclista no se detiene, por lo que el ciclista cae sobre el manubrio".
Bueno... podrías terminar con la rueda delantera deteniéndose y el resto de la bicicleta sin detenerse, es decir, volcando "sobre el manillar", por así decirlo. ;-)
No, quiero decir que si hay una fuerza que no está dirigida hacia el centro de masa, hay una tendencia a volcarse.