Si la fricción de los frenos, la resistencia del viento y todos esos factores permanecen constantes, ¿cuál se detendrá primero? ¿Un coche más pesado o un coche más ligero? ¿Cómo influirán la cantidad de movimiento del automóvil y la atracción gravitatoria sobre un objeto más pesado en la detención del automóvil?
Tierra de física:
La respuesta de física 101 a ese tipo de preguntas es así:
Suponga que los autos bloquearán sus ruedas para que pueda aplicar un análisis simple de la fricción por deslizamiento. La fuerza de fricción depende solo de la fuerza normal entre el coche y la superficie y sobre el coeficiente de rozamiento entre los neumáticos y la carretera.
dónde es la masa del vehículo y es la aceleración de la gravedad.
A partir de esto podemos calcular la aceleración debida a la fricción como
y la distancia de frenado como
dónde es la velocidad del automóvil en el momento en que se aplican los frenos.
Notarás que esto no depende de la masa del automóvil. Así que ambos autos se detienen a la misma distancia .
Bienvenido al mundo real:
La primera expresión anterior: es una aproximación que solo se aplica cuando hay deformaciones insignificantes de cualquiera de los cuerpos. Esto simplemente no es cierto en el caso de un automóvil que viaja con llantas de goma infladas en contacto con una superficie de carretera irregular. En el mundo real, existen interacciones complicadas entre la rueda, el neumático y la carretera. Los efectos exactos de esto dependen de la naturaleza del neumático y la naturaleza de la carretera. No estamos en condiciones de decir mucho.
El análisis anterior se basa en que ambos autos puedan bloquear sus ruedas. En principio, cualquiera de los coches podría no tener la potencia de frenado para hacerlo.
El análisis anterior se basa en que ambos autos derrapan, pero casi todos los autos modernos tienen un sofisticado sistema de frenos antibloqueo para evitar esto y aprovechar un poco más los frenos (el derrape es un poco subóptimo, pero mejor que un mal conductor). Incluso sin ABS, los conductores experimentados y hábiles a veces pueden superar las paradas de derrape apretando los frenos y conduciendo al borde del bloqueo (esto no es fácil, pero solíamos aprenderlo y practicarlo). El rendimiento de frenado en un escenario mixto de derrape/rodadura es mucho más difícil de analizar.
Entonces, la respuesta del mundo real: me supera.
Nota al margen: la sabiduría convencional dice que los camiones grandes frenan más rápido y mejor cuando están bastante cargados que cuando funcionan vacíos o cargados hasta las branquias.
El automóvil más liviano se detendrá más rápido porque el automóvil más liviano tiene menos energía para disipar que el más pesado, mientras que las llantas tienen límites más iguales de fricción con la carretera.
Esto se debe a que los neumáticos ganan tracción de forma no lineal con la carga vertical.
(Incluso si los sistemas de frenado no pueden alcanzar el límite de fricción de los neumáticos, los sistemas de frenado también tienen capacidades aproximadamente iguales para convertir diferentes cantidades de energía en calor).
dmckee ha respondido lo que creo que es la intención de la pregunta; pero Joe ha respondido correctamente la letra absoluta de la pregunta.
El terreno nivelado parece estar asumido implícitamente.
Si todas las demás cosas son IGUALES (p. ej., los coeficientes de fricción), excepto cuando deben ser PROPORCIONALES para ser iguales (p. ej., la resistencia del viento), entonces los automóviles se detendrán en la misma distancia.
Si ambos autos viajan con los mismos coeficientes de fricción y tienen la misma resistencia al viento (se supone que es una fuerza retardadora, no un viento de cola), el auto más liviano se detendrá primero.
ysap