Supongamos que un hombre está corriendo y gradualmente aumenta su velocidad. Para ello aplica una fuerza en el suelo hacia atrás y el suelo lo empuja hacia adelante. Esto probablemente se deba a la fricción entre los zapatos del hombre y el suelo. La fricción que actúa en este caso es la fricción cinética que tiene una magnitud constante. Dado que la magnitud de la fuerza de fricción es constante, ¿cómo es capaz el hombre de acelerarse a sí mismo? ¿Quién está proporcionando esta fuerza?
No pienses en la fricción cinética, solo porque una parte de él se está moviendo. ¿Es también fricción cinética si me quedo quieto pero balanceo los brazos? Muchas partículas en él o en otros lugares podrían o no moverse. Son irrelevantes.
Solo las partículas en contacto con el suelo son relevantes.
Y no se mueven. Su pie no se mueve durante el paso. Es estacionario y no se desliza mientras se toca. Hay fricción estática aquí.
Y la fricción estática puede variar fácilmente.
¿Se desliza el zapato? Si no, entonces no es fricción cinética. Si el zapato no resbala, la parte inferior del zapato está estacionaria con respecto al suelo y la fuerza que se aplica es fricción estática. A menos que esté corriendo sobre hielo o una superficie lubricada, es poco probable que experimente fricción cinética.
La fuerza de fricción no es constante en este caso. La fuerza de fricción estática es solo la necesaria para evitar el deslizamiento. En el transcurso de su paso, la fuerza de fricción cambia.
La aceleración ocurre cuando la fuerza neta sobre un objeto es distinta de cero. Nada más importa. No importa si la fuerza es constante. No importa cuántas fuerzas actúen sobre el objeto. No importa si el objeto se mueve en la misma dirección que la fuerza. Mientras la fuerza neta sea distinta de cero, se acelerará. En este caso, solo hay tres objetos que actúan sobre el corredor: la gravedad, la fricción y la fuerza normal. La gravedad se dirige directamente hacia abajo y la fuerza normal se dirige directamente hacia arriba (suponiendo un terreno plano y nivelado). La fricción actúa horizontalmente para acelerar el corredor.
Durante parte de la zancada, el hombre ciertamente ejerce una fuerza sobre el suelo en dirección hacia atrás y el suelo ejerce una fuerza sobre el hombre en dirección hacia adelante, lo que hace que el hombre aumente su impulso y, por lo tanto, su velocidad en dirección hacia adelante.
Las fuerzas de fricción existen porque los músculos del hombre empujan el pie contra el suelo.
No importa si su pie resbala o no en relación con el suelo, excepto que se puede ejercer una mayor fuerza de fricción sobre el hombre si no resbala.
Así que tienes una serie de impulsos (fuerza tiempo) actuando sobre el hombre debido al suelo que aumenta su cantidad de movimiento y velocidad.
Creo que el hecho interesante es que para la otra parte de la zancada, la fuerza de fricción que actúa sobre el hombre debido al suelo es en realidad en la dirección opuesta a la de su movimiento e imparte un impulso que tiende a reducir su cantidad de movimiento.
Por eso un hombre puede tener una aceleración positiva, moverse a velocidad "constante" o tener una aceleración negativa.
Todo depende de la magnitud y dirección de la fuerza de rozamiento que actúa sobre la masa en varias fases de su zancada.
Puede encontrar este artículo informativo del cual obtuve este gráfico que muestra la fuerza ejercida sobre una persona (incluso en el componente vertical) cuando trota.
En particular, observe el gráfico discontinuo que muestra las fuerzas horizontales (de fricción) que actúan sobre una persona que está trotando y que cambia de dirección durante una zancada.
Arnab Barman Ray
Arnab Barman Ray
jerbo sammy