Encuentre la fuerza de frenado requerida para permitir que una bicicleta se mueva hacia abajo por una pendiente sin fricción, inclinada en radianes sobre la horizontal, con una velocidad constante de vm/s.
Estoy confundido porque la segunda ley de movimiento de Newton implica que la suma de las fuerzas en la bicicleta debe ser cero para que la velocidad sea constante, lo que significa que la fuerza de frenado requerida es simplemente el peso de la bicicleta, resuelto en la dirección de la pendiente. en la dirección opuesta. Pero esto solo asegura que la velocidad sea constante.
¿Cómo es posible aplicar una fuerza para que la bicicleta se mueva con una velocidad constante, de exactamente v? Supongo que tiene algo que ver con el trabajo, la energía y el poder, pero todavía no he encontrado la manera.
Tienes razón en que en este problema teórico la fuerza de ruptura para lograr una velocidad constante es la misma para todas las velocidades. Usted estipula que la bicicleta tiene la velocidad deseada como condición inicial, o que se desplaza por inercia sin aplicar frenado hasta que se alcanza la velocidad deseada.
En el mundo real, siempre habrá algunas fuerzas de fricción o arrastre que dependen de la velocidad, por lo que para una bicicleta real que desciende una colina real, se requerirán diferentes fuerzas de frenado para mantener la bicicleta a diferentes velocidades. También habría un ser humano en el circuito de control ajustando la presión de frenado según sea necesario para mantener la velocidad deseada, probablemente sin pensar mucho. Estos factores juntos hacen que la respuesta a este problema parezca poco intuitiva, pero lo tienes bien.
Dibuje un diagrama de fuerza y determine la fuerza de frenado necesaria para contrarrestar la (porción de) fuerza gravitatoria que tira de la bicicleta cuesta abajo. Si la fuerza neta es cero, delta-v será cero. Creo que el problema que le dieron asume que la bicicleta comienza con velocidad v. Si no es así, deberá derivar una fuerza de frenado cuya magnitud varíe en función de la velocidad de alguna manera que sea asintótica a la velocidad final deseada.
anaximandro
bdsl