¿Puedes ejercer más fuerza hacia abajo que tu peso?

Question

Así que, como soy una persona dura, he arriesgado toda esta tarde saliendo al viento, la lluvia y el frío para construir una guarida de sauce.

Sí, parece una tarea insignificante, pero en realidad era bastante sugerente: algunos trozos de sauce eran más difíciles de empujar en el suelo que otros, y para tratar de forzarlos a entrar a veces acababa colgando de ellos, pero otras veces simplemente empujaba con todas mis fuerzas, colocando mi cuerpo por encima del agujero y empujando hacia abajo, con los pies todavía firmemente plantados en el suelo.

Ahora, me preguntaba, ¿cuál de estos dos métodos es mejor para clavar el palo en el suelo? Ignorando el hecho de que al colgarlo es probable que se caiga, ¿qué método me ayudará a ser más eficiente en mis futuras hazañas de construcción de guaridas?

En otras palabras, ¿puede ejercer alguna vez más fuerza hacia abajo que su peso? Si es así, supongo que empujar hacia abajo sería el mejor método, y si no, colgarse del palo, poniendo todo tu peso en él, ejercería la mayor fuerza posible hacia abajo.

Este es el aspecto de una madriguera de sauce:

_{(fuente: <a href="http://raisingsparks.com/wp-content/uploads/2011/03/willowden.jpg" rel="nofollow noreferrer">raisingsparks.com </a>)}

Answer 1

La fuerza que puedes ejercer es tu masa por tu aceleración. Por el principio de equivalencia, quedarse quieto equivale a acelerar a 9,8 m/s 2 que es de donde proviene la fuerza de tu peso cuando te quedas quieto. Pero es fácil acelerar más, como cuando saltas.

La fuerza sólo está limitada por su capacidad de empujarse (transferir la fuerza) al brote de sauce. Imagina que te acuestas junto al brote, sujetándolo con ambas manos. Si ahora te impulsas hacia arriba rápidamente (como algunos acróbatas de circo pueden subirse a una cuerda mientras parecen colgar horizontalmente) entonces aplicas todo tu peso al sauce - y si eres lo suficientemente fuerte como para acelerarte mientras haces esto, podrías aplicar una fuerza mayor que tu peso.

Sin embargo, como probablemente te des cuenta, hay otros medios mucho más eficaces para clavar un palo en el suelo. La clave es convertir el impulso en fuerza: la ecuación es

$$m\Delta v = F \Delta t$$

Esta ecuación nos dice que el cambio de momento ( $\Delta(mv) = m\Delta v$ ) está determinada por la integral de la fuerza y el tiempo ( $\int F\cdot dt=F\Delta t$ si F es constante). Esto es una consecuencia directa de la ecuación $F=ma$ que puedes integrar con respecto al tiempo para obtener $\int F\cdot dt = \int m\ a\ dt = m \Delta v$ .

Cuando se utiliza un martillo, etc., se le da impulso durante una oscilación larga (F pequeña, t grande); pero se ralentiza y se detiene en un intervalo muy corto, lo que significa que durante ese breve tiempo la fuerza es mucho mayor. A conductor del puesto es la herramienta que la gente utiliza para intentar replicar esto a escala de grandes palos clavados en el suelo (es difícil martillar la parte superior de un palo alto y delgado). Puede que no sea posible utilizarlo en tu situación particular, pero en general, te permitirá aplicar una fuerza mucho mayor que tu peso (bot durante menos tiempo). Este es también el principio detrás de los martinetes, etc . Todos estos métodos requieren que el objeto a hincar sea lo suficientemente fuerte como para soportar la fuerza que utilizas para clavarlos en el suelo...

Answer 2

Usa una palanca. Para una aplicación como la de clavar ramas en el exterior, tendrías que venir preparado, o situar el lugar junto a algo pesado. Ancla un extremo de la palanca bajo algo pesado. Ata algo a la rama para presionarla, y pon la rama entre tú, en un extremo, y el punto de apoyo en el otro. La palanca actúa como un multiplicador de fuerza, por lo que puedes ejercer más fuerza hacia abajo que tu propio peso.

Answer 3

Si piensas en la tercera ley de Newton y en el hecho de estar quieto frente a los saltos. Cuando te quedas quieto, el suelo ejerce una fuerza de reacción sobre ti que es igual y opuesta a tu peso según la tercera ley de Newton.

Si saltas hacia arriba en el momento en que empiezas a impulsarte hacia arriba estás aplicando una fuerza mayor sobre el suelo que en el caso de estar parado, esta diferencia es la razón por la que aceleras hacia arriba.

Si de alguna manera pudieras pararte sobre los postes, ponerte en cuclillas y saltar explosivamente desde ellos, los clavarías en el suelo con una fuerza mayor que tu peso corporal. (Si pudieras volver a aterrizar sobre ellos, sería aún mejor).

Answer 4

Sí, se puede. La cantidad de fuerza que puedes ejercer sobre un objeto sólo está limitada por la geometría y la fuerza de tus músculos.

Sin embargo, la tercera ley de Newton dicta que por mucha fuerza que ejerzas sobre un objeto, éste ejercerá la misma fuerza sobre ti, en sentido contrario. Por lo tanto, si ejerces una fuerza mayor que tu peso hacia abajo sobre un palo, ¡ese palo ejercerá una fuerza mayor que tu peso hacia arriba sobre ti!

Si las fuerzas que te empujan hacia arriba son más fuertes que las que te empujan hacia abajo, entonces habrá una fuerza neta hacia arriba sobre ti, y por lo tanto una aceleración - es decir, comenzarás a acelerar en dirección hacia arriba.

En concreto, la fuerza neta $F_{net}$ en esta situación vendría dada por

$$F_{net} = F_{stick, you} - F_g$$

donde $F_{stick,you}$ es la fuerza que ejerce el palo sobre ti, y $F_g$ es su peso. Puedes ver que no hay límite en $F_net$ excepto por la fuerza que el palo puede ejercer sobre ti. Eso podría estar limitado por la fuerza que tus músculos son capaces de ejercer sobre el palo, o por la fuerza que el palo puede soportar antes de romperse.

Tenga en cuenta también que, a medida que se desplaza hacia arriba, a menos que esté preparado para empujar los brazos, sus músculos pueden perder la geometría en la que estaban contraídos, lo que disminuiría la fuerza que ejercen.

Answer 5

Claro, se me ocurren un par de formas de ejercer más fuerza hacia abajo que tu peso:

1. Apóyate con las manos en algo que esté por encima de ti, por ejemplo, un techo bajo. Luego, empuja contra eso con las manos mientras empujas hacia abajo con las piernas y ejercerás una fuerza mayor que tu peso.
2. La fuerza dinámica (supongo que por "peso" sólo se refiere al peso estático, es decir $W=mg$ ). Si saltas en el aire, entonces cuando tocas el suelo, además de reaccionar la aceleración debida a la gravedad, también tiene que desacelerarte porque te estás moviendo. Por lo tanto, esto ejercerá una fuerza mayor sobre el suelo que $mg$ . Por ejemplo, dejar caer un trozo de metal sobre el hormigón puede generar fácilmente aceleraciones instantáneas superiores a 1000g.

(Aclaración: la opción 1 podría ser mejor/segura si se trata de palos de sauce finos...)