¿Un camión se detiene más rápido si la pila en la parte trasera del camión está estable o si avanza?

En general, la fricción estática es mayor que la fricción dinámica. Esto significa que si puede frenar sin que patinen las ruedas, se detendrá más rápidamente. Así que supongamos que el camión frena sin derrapar y veamos adónde nos lleva eso.

Supongamos que su camión tiene peso$W = Mg$con un pajar con peso adicional$w = mg$en la parte superior. El coeficiente de fricción (estática) entre las ruedas y la carretera es$\mu_1$, y la fricción entre el pajar y la plataforma del camión es$\mu_2$.

La fuerza normal sobre los neumáticos es$W+w$y la fricción estática máxima es$\mu_1(W+w)$.

Si las ruedas se detienen en la distancia$D$y la pila de heno puede deslizarse una distancia adicional$d$en la plataforma del camión, entonces el trabajo realizado para detener todo el conjunto (que debe ser igual a la energía cinética con la que comenzamos) es

Si no hubiera movimiento del pajar,$d=0$y el segundo término desaparecería.

Entonces, si tenemos que hacer la misma cantidad de trabajo para detener el camión en ambos casos, podemos establecer la distancia del camión sin deslizamiento en$D'$y obtenemos la expresión:

Dado que el segundo término siempre es mayor que cero, la distancia de frenado será mayor para el camión que tiene la pila de heno amarrada (o que no se desliza).

Sin restar valor a la respuesta de Floris, pero creo que este es un ejemplo en el que es bueno pensar en términos de límites.

Si el heno está atado, estás deteniendo un objeto con masa (camión + heno).

Si el heno no está atado, sino sobre una superficie lo suficientemente pegajosa como para que no se mueva, debería ser lo mismo que detenerlo si estuviera fijo, ya que el resultado es el mismo.

En el otro extremo, si el coeficiente de fricción entre el heno y el camión fuera cero, no nos importaría el heno en absoluto, excepto que ahora estás deteniendo un camión de masa (camión), con una fuerza normal de (camión + heno), que se detendrá antes.

Los casos intermedios estarán en el medio.

Esta es la analogía más simple que se me ocurrió.

Imagina una alfombra larga y estrecha deslizándose por una enorme pista de hielo a 1 km/h. En la parte trasera de la alfombra se encuentra un hombre muy gordo (200 kg) que usa patines . Quieres llevarlo a un punto muerto. Podrías agarrar al hombre y clavar tus patines en el hielo hasta que finalmente se detenga. Alternativamente, podría agarrar el borde posterior de la alfombra. La alfombra esencialmente no pesa nada, por lo que la detiene fácilmente. Por otro lado, el gordo comenzará un viaje cómico a lo largo de la alfombra, desacelerando gradualmente a medida que avanza y finalmente se detiene.

En otras palabras, parte de la energía del gordo en movimiento se ha perdido por la fricción entre sus patines y la alfombra, no por la fricción entre tus patines y el hielo.

En el escenario original de su camión, la carga se desliza hacia adelante disipando parte de su energía cinética en forma de calor a medida que avanza. Si golpea la parte delantera del remolque, parte de la energía restante se transferirá nuevamente al movimiento hacia adelante del camión, pero con suerte, para ese momento, el camión se habrá detenido de todos modos y tendrá suficiente capacidad de frenado adicional.

...un camión en movimiento y tiene una pila de heno (supongamos) en la parte trasera. Ahora, si el camión se detiene repentinamente, ¿se detendrá más rápido si la fuerza ejercida por el camión sobre el heno hubiera superado la fuerza de fricción (otra redacción: será más rápido si el heno se desliza hacia adelante) o se detendrá más rápido si el heno permanece? constante.

Traté de encontrar un vehículo de frenado que produjera la situación descrita en las respuestas: un camión

o un semirremolque

pero no pude

A menos que el heno se tire fuera del camión, creo que no puede haber ninguna diferencia porque incluso si el heno se desliza hacia adelante, siempre golpeará un lado del camión y eventualmente los frenos lo detendrán, ¿no es así?

Queriendo ser más precisos: solo tomará una fracción de segundo y la carga estará asegurada por la carrocería del camión y de todos modos se detendrá camión+heno (más una cantidad infinitesimal de energía convertida en calor).