Hace poco estuve en el lanzamiento de piedras(no me pregunten por qué) cuando me di cuenta de que no parece ser un óptimo peso de la piedra, de modo que viaja más lejos. Si puedo generar la misma cantidad de fuerza cada vez(y suponiendo que las demás variables como la resistencia del aire, el ángulo de proyección, etc. para ser constante) no más pequeñas de piedra se proyecta con una mayor velocidad y por lo tanto tienen un mayor rango. Usted puede probar esto de vosotros. Una pelota de cricket tamaño de un objeto va más allá de un pequeño guijarro (considerar su tamaño sea similar al de una moneda)( y también más allá de una cancha de baloncesto de tamaño del objeto, sino que es debido al aumento de la masa). Mi primer pensamiento fue que podría ser la resistencia del aire, pero no en un cuerpo más grande experiencia de más la resistencia del aire? **(Tengo dudas de si esto es una física pregunta o más de una biología de la pregunta.)
Respuestas
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Es difícil aplicar manualmente la misma fuerza y realizar el mismo trabajo para cada tiro. Podría haber algo de razón fisiológica por lo que se observa, que deben ser evaluados cuantitativamente. También es posible que el ángulo en el que suelte el objeto de que los cambios no deseados en función del peso.
Sin embargo, lo que la experiencia podría ser tentativamente se explica en la siguiente forma simplificada.
Para progresivamente más objetos pesados, probablemente llegar a un peso por encima de la cual el trabajo realizado es aproximadamente constante, decir $W$. Esto es probablemente lo que usted obtiene tratando de aplicar la misma fuerza a lo largo de la distancia en la que el objeto está en posesión de la mano. $W$ se acumula como energía cinética $\frac{1}{2}mv^2$, donde $m$ es la masa y $v$ es la velocidad a la que el objeto es liberado por la mano. Así, a grandes rasgos, $v=\sqrt{\frac{2W}{m}}$. El más pesado es el objeto, menor es la velocidad de la $v$. Aumentando aún más el peso probablemente disminuirá $W$ (pero esto es una cuestión acerca de la fisiología) y por lo tanto $v$ será aún menor.
En el límite opuesto, a la luz de los objetos, su peso no importa demasiado: la velocidad de $v$ es simplemente que la velocidad final de la mano, cuando se libera el objeto. El movimiento del brazo no se ve afectado demasiado por la presencia de un objeto de luz en la mano. Por lo tanto $v$ alcanza un valor constante $v_0$.
Ahora debemos hablar de la relación entre el $v$ y la distancia en la que el objeto es lanzado (en el que se cae al suelo), con la suposición de que el ángulo de inicio es la misma. Aquí la fricción del aire que entra en juego. De acuerdo a la ley de Stokes (ver Wikipedia), la fuerza es proporcional al radio de la $R$ del objeto, $F\propto R$. A su vez, la desaceleración es $\frac{F}{m}\propto \frac{R}{m}$. Si suponemos que los objetos con similar densidad, $m\propto R^3$, por lo tanto, la desaceleración de la es $\propto \frac{1}{R^2}$. Los objetos más pequeños se desaceleró más de los objetos más grandes, al menos si su forma es casi esférica y su densidad es similar.
En conclusión. Cada vez más objetos pesados tienden a hacer parabólico trayectorias no se ve afectado por el aire, pero su $v$ disminuye con el aumento de la $m$. Cada vez más los objetos de luz tienden a empezar con el mismo $v=v_0$, pero son más y más se desaceleró por el aire como $m$ disminuye. El óptimo está entre.
Un último comentario. El efecto de la dimensión del objeto en la fricción del aire puede ser visto en la fórmula para la velocidad terminal de una esfera, es decir, la velocidad se acercó por la esfera que cae por un largo tiempo en un líquido. Esta velocidad final es $\propto R^2$. Más grande que los objetos tienden a caer más rápido que el objeto más pequeño. Un cuerpo humano que cae de un avión alcanza una velocidad de 190 km/h y necesita un paracaídas para sobrevivir (ver Wikipedia); alcanza la velocidad en 12 s, correspondiente a una caída de aproximadamente 300 m. Una pequeña araña que cae desde el techo de un edificio alcanza su velocidad terminal de (digamos) de 5 mm/s, de manera casi instantánea, lentamente cae a lo largo de todo el edificio y llega al suelo sin daño. Partículas muy pequeñas, con un diámetro de menos de 1 $\mu$m, pueden permanecer suspendidos en el leve turbulencia de una suave brisa de forma permanente.
Doriano Brogioli ha señalado correctamente el importante papel de la resistencia del aire. Sin embargo, me gustaría carne a cabo uno de los detalles en su respuesta.
Si puedo generar la misma cantidad de fuerza cada vez que...
En realidad, sus músculos pueden aplicar más fuerza cuando se están moviendo más lentamente. Esto se llama la "fuerza de la velocidad de la relación". Esto a menudo se aproxima como una ley lineal,
$$ f = f_0 \left(1- \frac{v}{v_0} \right) \textrm{ for } 0 < v < v_0. $$
Cuando se empuja contra de carga cero ($f=0$), los músculos se mueven a la velocidad de $v_0$, y no más. Esto es aproximadamente el caso de objetos muy pequeños, por lo que terminan con la energía cinética $T= m v_0^2/2$, como Doriano supone. Entonces, cuando se empuja contra una carga pesada, sus músculos no pueden moverse tan rápidamente, y el objeto de las ganancias progresivamente menos energía cinética.
Eso es porque una pequeña piedra a pesar de las experiencias menos resistencia al aire, es más afectados por el mismo que la piedra más grande. Una piedra más grande en el otro lado no es afectada por la gravedad, tanto como a los más pequeños de piedra y también tiene la ventaja de la inercia del movimiento que no dependen de la masa y el tamaño del objeto (Intente ponerse de pie en frente de un camión en movimiento en 110 km/hr y una pelota de cricket se mueve con la misma velocidad. Por favor, trate de este último a la primera como se puede hacer el primero, pero sólo una vez después de que usted no será capaz de hacer cualquier cosa). También, incluso sin saberlo, ypu son en realidad exterting una fuerza mayor en la piedra más grande debido a los reflejos condicionales (aunque insignificante, pero todavía se menciona). Por lo tanto su respuesta es dada. P. S:- no le digas a nadie que me dijo: a vosotros para que estéis delante de un camión. Por FAVOR. La paz.
