Generalmente se asume, desde la perspectiva de una persona, que empujar un carro es más fácil que tirar de él. Pero, ¿por qué?
¿Hay alguna diferencia en cuanto a la fuerza necesaria para lograr la misma cantidad de desplazamiento?
¿O se trata de una mera percepción humana?
¿Por qué casi todos los automóviles transfieren el par motor al eje trasero? Pero entonces, ¿por qué los trenes tienen los motores en la parte delantera?
La fuerza necesaria para acelerar un objeto de una masa dada en una cantidad determinada será siempre constante ( $F=ma$ ). La diferencia entre empujar y tirar es que los humanos estamos construidos de una manera particular - nuestros músculos, articulaciones y tendones no harán que las diferentes acciones cuesten lo mismo en términos de nuestro esfuerzo percibido, o nuestro gasto de energía (aunque la energía útil de trabajo transferida al carro será la misma).
No soy ningún experto en cinemática humana, pero supongo que la razón por la que empujar resulta más fácil es porque el punto de contacto (manos u hombros) puede apoyarse en el carro, lo que permite utilizar los grandes músculos de la conducción (cuádriceps/glúteos) de forma mucho más eficiente. Cuando tiras, tienes que intentar mantener los brazos rígidos para transferir más energía de conducción al carro, lo que significa que estás quemando más energía sólo en los músculos de los brazos que cuando empujas.
En cuanto al eje que recibe el par motor de un vehículo, estoy bastante seguro de que tiene mucho más que ver con la mecánica de la dirección y la maniobrabilidad que con cualquier tipo de eficiencia en la transferencia de energía.
Cuando se empuja el bloque, la componente vertical del empuje aumenta la fuerza normal. Por lo tanto, se produce un aumento de la fricción.
Ahora, cuando se tira del cuerpo, la componente vertical del tirón está en la dirección opuesta a la reacción normal y, por lo tanto, la reduce, disminuyendo así la fricción.
Por lo tanto, la fricción en (b) es menor que la fricción en (a) Tirar de un cuerpo es más fácil que empujar
Cuando el cuerpo es empujado el peso del cuerpo se divide en $F\cos\theta$ y $F \sin \theta$ . $F\cos\theta$ es la fuerza que actúa sobre el cuerpo, mientras que $F\sin\theta$ se añade a la masa del cuerpo y el peso aparente del cuerpo aumenta. Pero al tirar del $F\sin\theta$ se equilibra con la reacción normal del peso del cuerpo. Así que no se añade masa extra al cuerpo y la componente cos es la fuerza que actúa para mover el cuerpo.
Creo que los trenes tienen motores en la parte delantera/trasera porque el material utilizado para construirlos es mejor en tensión/compresión respectivamente. También se puede argumentar que el tren es más estable y toma mejor las curvas con el motor delante que detrás (así no se puede doblar), según el juego de trenes de mi infancia.
EDITAR En cuanto al aspecto humano, depende totalmente de cómo estés haciendo el tirón\/push. Por ejemplo, es más fácil estar atado a un arnés unido a un trineo (o a un camión, como se ve a veces en la televisión) y tirar de él que empujarlo desde atrás: es una cuestión de mecánica de la posición del cuerpo. Diferentes posiciones del cuerpo reclutan diferentes grupos musculares cuando uno trata de impulsar su cuerpo hacia adelante. Si asumimos que estamos en la posición corporal óptima para el reclutamiento muscular, entonces tu pregunta se reduce a la cuestión de qué posición de empuje/tracción transmite la fuerza de manera más eficiente al objeto que estás tratando de mover - es decir, cómo podemos aplicar la fuerza al objeto sin tener que transmitir la fuerza a través de nuestros brazos o núcleo, donde la fuerza se disiparía un poco. Además, esta posición óptima del cuerpo es más fácil de conseguir al tirar porque el peso del objeto permite inclinarse hacia delante para hacer palanca.
Lo anterior supone tirar con una cuerda o arnés, si tuvieras que encarar el objeto, agarrarlo y luego tirar hacia atrás creo que empujar sería probablemente mucho más fácil.
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