El modelo teórico más útil es probablemente un "medio de Winkler": imagine una varilla rígida apoyada sobre una hilera de muelles. Cada muelle obedece a la ley de Hooke: $F=kx$ donde $F$ es la fuerza aplicada por el muelle, $x$ es la distancia a la que el muelle se comprime hacia abajo, y $k$ es una constante para cada muelle, a veces llamada "rigidez". Si cada muelle tiene la misma constante $k$ entonces la fuerza en cada muelle será la misma, como se ha indicado anteriormente. Pero ahora vamos a considerar el caso en que no son todos iguales.
Un muelle más débil (técnicamente, menos rígido) tendrá un valor más bajo de $k$ por lo que aplica menos fuerza para una cantidad dada de desplazamiento. Para equilibrar el peso total, esta fuerza debe ser absorbida por otros muelles. Del mismo modo, un muelle más fuerte (más rígido) tendrá un valor más alto de $k$ , haciendo más fuerza, para que los demás hagan menos. Pero ahora podemos calcular cuánto. Porque si el peso es rígido, todos los muelles tienen el mismo valor de $x$ .
$$W = \sum_{i=1}^N F_i = \sum_{i=1}^N k_i x$$
Dónde $W$ es el peso total, tenemos $N$ muelles, y hemos dado a cada muelle su propia fuerza $F_i$ y constante $k_i$ . Resolución de $x$ :
$$x = \frac{W}{\sum_{i=1}^N k_i}$$
Y así la fuerza en cualquier muelle es
$$F_i = \frac{k_i W}{\sum_{i=1}^N k_i}$$
Volvamos a la realidad: las personas no son resortes. Entonces, ¿qué determina cuánta fuerza debe ejercer un individuo? La respuesta es: el individuo lo elige. Si empujan más fuerte con las manos o intentan mantenerse más erguidos, soportan más carga y otros soportan menos.
Ahora, a sus preguntas concretas:
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Alguien más bajo tendrá que levantar más las manos. Sin embargo, eso no cambia necesariamente la fuerza que ejercen. Podrían seguir empujando muy fuerte con las manos y soportar más carga que la media.
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Utilizar más o menos fuerza está en su mano, hasta cierto punto, como ya se ha explicado.
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Si una persona flojea, todos los demás juntos tienen que compensarlo. Pero si todos tratan de aflojar, entonces terminan tomando la misma cantidad de peso de todos modos.
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Moverse fuera del unísono provocará variaciones en la carga que lleva cada persona, pero esto es difícil de cuantificar.
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La elevación inicial y el descenso final del objeto implican un pequeño cambio en la fuerza total aplicada. El cambio dependerá de la rapidez con la que se intente levantar o depositar el objeto. Por supuesto, para mantener un objeto en movimiento a velocidad constante se requiere una fuerza neta nula. Pero el objeto está inicialmente en reposo en el suelo, por lo que se necesita cierta aceleración para empezar a moverlo hacia arriba, por lo que tienen que ejercer más fuerza total que sólo el peso del objeto. En el caso extremo, imaginemos que dejan caer el objeto de golpe. Evidentemente, dejan de aplicarle fuerza inmediatamente y la gravedad hace lo suyo. Pero si lo recogen y lo dejan caer lo suficientemente despacio, las aceleraciones serán lo suficientemente pequeñas como para que la fuerza total aplicada siga siendo bastante cercana al peso del objeto.
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Por último, ¿qué pasa si todos intentan cambiar de hombro al mismo tiempo? Todos tienen que levantarlo por encima de sus cabezas para hacerlo, y luego volver a dejarlo sobre sus hombros, por lo que se trata de un caso especial de levantarlo y dejarlo.
