¿Por qué un cuerpo con velocidad continua genera fuerza?

Muchos están señalando la importancia del rozamiento del coche contra la carretera y la necesidad de aplicar una fuerza constante en la situación real para mantener el movimiento uniforme del coche.

Creo que este no es el punto de la pregunta, un objeto (digamos un micrometeoroide) moviéndose en el vacío del espacio y golpeando una "pared" (digamos el panel solar de un satélite artificial) no tendría ninguna fuente importante de fricción hasta la colisión misma y aún así la pregunta se mantendría.

Lo que pasa es que el cambio de velocidad de$v_0$(antes de la colisión) a$0\; m/s$(cuando la pared finalmente te detiene) es$\Delta v = 0-v_0=-v_0$y dado que la aceleración en promedio es ese cambio en la velocidad entre tome$t_0$y tiempo$t_1$entonces sí hay una aceleración$a_{average} = \Delta v/(t_0-t_1) = -v_0/\Delta t$. Lo que pasa es que no se trata de la media sino de la aceleración en cada momento concreto. Para cualquier tiempo antes y después de la colisión, está claro que$a=0$como dijiste, pero luego la totalidad de la aceleración (y por lo tanto la fuerza) debería aparecer durante la colisión en sí.

En un mundo idealista, este cambio de movimiento es instantáneo ($\Delta t = 0$), por lo que la aceleración debe ser$a=\Delta v/ \Delta t = \infty$. Pero la realidad es que los objetos se comprimen cuando chocan (tanto la pared como el objeto), eso quiere decir que el contacto entre ambos (y por ende la interacción entre ambos) ocurre por un lapso de tiempo mayor a cero. A medida que el objeto se deforma y la pared absorbe la energía cinética del objeto, ambos están tensando su estructura presionando, flexionando, etc. Esta compresión es la fuente de una fuerza elástica reactiva proveniente de la pared que será la mayor en el momento. de máxima compresión/deformación y se desvanecería a medida que ambos objetos pierden contacto hasta que la fuerza desaparece por completo al separarse uno del otro.

Entonces, calcular la aceleración real en un escenario realista es extremadamente complicado. Implica conocer las propiedades de masa y material del impactador y la pared.

Así que pensaría en esto como si el impactador se dirigiera hacia una pared llena de resortes y luego rebotara sobre ellos. La única diferencia es que los resortes en la pared son extremadamente rígidos, tan rígidos que realmente no se ven compresión ni expansión en ellos. Eso es más o menos lo que está pasando. Pero, ¿por qué la pared actúa como una pared de resortes rígidos? Por los potenciales eléctricos de las moléculas de la pared actuando así. Te recomiendo leer esta respuesta por si quieres profundizar más en este último punto.

La fricción y la resistencia del aire son irrelevantes.

Si un cuerpo se desliza por el espacio (sin fricción ni resistencia del aire) a una velocidad constante en relación con la pared, luego golpea la pared, la pared aumenta su velocidad y el automóvil reduce la velocidad, por lo que ambos aceleran.

F = dp / dt y obtenemos F = mdv / dt, que es igual a Ma, siempre que haya un cambio en el impulso, el cuerpo se aplicará simultáneamente y experimentará la fuerza, eso es lo que describe la tercera ley de Newton, ahora volviendo a su pregunta es OK la aceleración es cero antes de la colisión con la pared, pero

durante la colisión, el momento cambia así Momento final: momento inicial que da Mv (momento del automóvil antes de la colisión) + 0 (momento de la pared / automóvil2) - final. Momentum (tomemos como una colisión inelástica por lo que ambos autos se detienen) = dp ahora durante la colisión dv/dt no es cero porque la continuidad de v disminuye.

Suposición: dado que no ha mencionado la fricción, supongo que la pista no tiene fricción.

La aceleración a = 0 es para el movimiento del automóvil cuando la pared no existe, es decir, no hay una fuerza externa que actúe sobre el automóvil que lo lleve a tener una velocidad constante. Cuando el automóvil choca con la pared, experimenta una fuerza opuesta a la dirección de su velocidad, lo que hace que su velocidad disminuya en un período de tiempo muy pequeño. Esta fuerza cambia su velocidad y por lo tanto imparte desaceleración o aceleración negativa. Entonces, la aceleración del automóvil después de la colisión no es 0