Un vehículo que se detiene (por ejemplo, un automóvil) tiene un retardo aparente (que puede o no ser constante en magnitud) cuando se aplica fuerza a través de los frenos.
Viajo en trenes subterráneos y noté un fenómeno extraño. Lo que pasa con estos trenes (podría ser irrelevante) es que, al ser livianos, su movimiento imita un poco al de los automóviles, y los efectos del movimiento son más evidentes cuando uno generalmente se para en tales trenes. Lo que noté fue que podía sentir una fuerza tirando de mí en la dirección inicial del movimiento, mientras el tren disminuía la velocidad. Eso obviamente es la inercia. Pero tan pronto como el tren se detuvo, noté una sacudida secundaria... esta vez en la dirección opuesta, y fue de corta duración.
Tengo curiosidad por saber qué causa esta sacudida secundaria hacia atrás tan pronto como un vehículo se detiene. Supongo que tiene algo que ver con la fuerza de reacción de los frenos que superan el movimiento hacia adelante y proporcionan un impulso hacia atrás. Pero luego tiene que tener un 'espejo' de fuerza adecuado según la tercera ley del movimiento. Además, nunca hay ningún movimiento hacia atrás intencional aquí (supongo que los controladores son precisos).
Entonces, ¿qué podría ser realmente?
He notado este efecto a menudo en automóviles y, a veces, en trenes. Esta es la razón por la que creo que sucede, aunque no puedo afirmar que haya hecho ninguna investigación.
El automóvil se detiene porque se aplican los frenos, las ruedas dejan de girar y existe una fuerza de fricción estática entre la carretera y las llantas. En el marco de referencia del automóvil, experimento esta aceleración hacia atrás del automóvil como una fuerza (inercial) hacia adelante sobre mí.
La razón por la que entonces siento una fuerza secundaria hacia atrás debe ser porque el automóvil tiene una breve aceleración hacia adelante cerca del final de su parada. Supongo que esto se debe a que, cuando se detiene, hay algo de energía almacenada como energía potencial elástica en los neumáticos y/o el sistema de suspensión. Una vez que el automóvil termina de moverse hacia adelante, esta energía elástica almacenada hace que "retroceda" un poco justo al final.
Los trenes subterráneos no suelen tener neumáticos de goma (aunque en Montreal sí los tienen), pero sí tienen algún tipo de sistema de suspensión con resortes que podría actuar de manera similar.
"Tirón" es de hecho el término correcto para describir tanto la experiencia como la causa, que es un cambio (repentino) en la aceleración.
Si el automóvil desacelera a un ritmo constante, el cinturón de seguridad ejerce una fuerza constante sobre usted para evitar que golpee el parabrisas. Si el automóvil mantuviera la misma desaceleración cuando hubiera alcanzado la velocidad cero, inmediatamente comenzaría a retroceder. Sin embargo, el coche no se mueve hacia atrás. La desaceleración cambia de un valor constante a cero en muy poco tiempo. Pero todavía hay una fuerza sobre usted debido a la elasticidad del cinturón de seguridad, que está bajo tensión y lo empuja hacia atrás contra el asiento, que ya no acelera hacia atrás. La fuerza ejercida sobre usted por el cinturón de seguridad cambia repentinamente a medida que es arrojado hacia atrás en el asiento, como sucedería si el frenado también comenzara repentinamente; el cambio repentino en la fuerza sobre ti es lo que causa la incomodidad.
El mismo efecto ocurre (a la inversa) cuando un automóvil acelera. Durante una aceleración constante, su asiento lo empuja hacia adelante con una fuerza constante. El asiento está acolchado para mayor comodidad, de modo que, al igual que con el cinturón de seguridad, la fuerza sobre usted no cambia repentinamente. Cuando el conductor quita el pie del acelerador para cambiar de marcha, el automóvil y el asiento dejan de acelerar repentinamente. El asiento elástico aún lo empuja hacia adelante, por lo que acelera hacia adelante alejándose del asiento. La fuerza sobre ti cae a cero repentinamente cuando "sacudes" hacia adelante. Si el asiento no hubiera estado acolchado, el cambio en la fuerza sobre ti habría sido incluso más repentino, incluso más incómodo.
El artículo de Wikipedia lo explica de esta manera:
Un experimento altamente reproducible para demostrar el tirón es el siguiente. Frene un automóvil que comienza a una velocidad moderada de dos maneras diferentes:
- aplique una fuerza moderada y constante en el pedal hasta que el automóvil se detenga, solo entonces suelte el pedal;
- aplique la misma fuerza constante y modesta en el pedal, pero justo antes de detenerse, reduzca la fuerza en el pedal, soltando el pedal de manera óptima, exactamente cuando el automóvil se detiene.
La razón del tirón mucho mayor en 1 es una discontinuidad de la aceleración , que inicialmente tiene un valor constante, debido a la fuerza constante sobre el pedal, y cae a cero inmediatamente cuando las ruedas dejan de girar.
Tenga en cuenta que no habría sacudidas si el automóvil comenzara a moverse hacia atrás con la misma aceleración. Todo conductor experimentado sabe cómo arrancar y cómo detener el frenado con tirones bajos. Véase también a continuación en el perfil de movimiento, segmento 7: Rampa de desaceleración.
La situación en el tren de frenado se explica por el control muscular (ver artículo de Wikipedia: Efectos fisiológicos ).
En lugar del cinturón de seguridad, sus músculos proporcionan una fuerza de frenado cuando se sujeta a un riel o correa colgante para evitar caer hacia adelante. Cuando el tren alcanza la velocidad cero pero no retrocede, esta fuerza ya no es necesaria. Sin embargo, el tiempo durante el cual se requiere el cambio de fuerza es demasiado corto para que su sistema de control muscular responda, con el resultado de que involuntariamente se lanza hacia atrás.
Mientras que una fuerza constante es tolerable si no es demasiado grande, un cambio repentino de fuerza puede ser muy incómodo. Tal incomodidad se aprovecha en las montañas rusas para aumentar la emoción del viaje. No sólo "jerk" (velocidad de cambio de aceleración) sino también derivados más altos como "rebote" (tasa de cambio de jerk) son deseables y cuidadosamente diseñados.
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