¿Una parada de camiones más rápida si la pila en la parte trasera del carro está estable o si se mueve hacia adelante?

Question

Mi pregunta en el título puede no ser muy descriptivo, así que estoy re-escribiendo aquí:

Si hay un camión en movimiento y tiene una pila de heno (supongamos) en la parte de atrás. Ahora bien, si el camión llega a una parada repentina va a dejar más rápido si la fuerza ejercida por el camión de heno de superar la fuerza de fricción (otra redacción: será más rápido si el heno se desliza hacia adelante) o va a dejar más rápido si el heno se mantiene constante.

EDITAR:

No sé donde todo el mundo es estar atado pulsada la tecla opción o no. El heno no es atado (lo siento por el extravío). Hay dos situaciones, que se desliza en los camiones de la espalda o que no se deslice en los camiones de la espalda. Y en que situación a la parada de camiones más rápido?

Answer 1

En general, el rozamiento estático es mayor que la fricción dinámica. Esto significa que si usted puede freno sin que las ruedas patinan, usted vendrá a parar más rápidamente. Así que vamos a suponer que el camión de frenos sin patinar, y a ver a dónde nos lleva.

Supongamos que su camión pesa $W = Mg$ con un pajar con el peso adicional $w = mg$ en la parte superior. Coeficiente de (estática) la fricción entre las llantas y el camino es $\mu_1$, y la fricción entre el pajar y la cama de la camioneta es $\mu_2$.

La fuerza normal de las llantas es $W+w$ y la máxima de fricción estática es $\mu_1(W+w)$.

Si las ruedas se paran en una distancia de $D$ y la pila de heno se puede deslizar una distancia adicional de $d$ sobre la cama del camión, entonces el trabajo realizado para llevar a toda la asamblea a un alto (que debe ser igual a la energía cinética empezamos) es

$$\mu_1 (W+w) D + \mu_2 w d$$

Si no hay ningún movimiento de el pajar, $d=0$ y el segundo término desaparecería.

Así que si tenemos que hacer la misma cantidad de trabajo para llevar el camión se detuvo en ambos casos, se puede ajustar la distancia de la diapositiva de camiones a $D'$ y obtenemos la expresión:

$$\mu_1 (W+w) D + \mu_2 w d = \mu_1(W+w) D'\\ D' = D + \frac{\mu_2 w }{\mu_1(W+w)}d$$

Desde el segundo término es siempre mayor que cero, la distancia de frenado será mayor para el camión que tiene la pila de heno atado (o de lo contrario no deslizamiento).

Answer 2

No en detrimento de Floris respuesta, pero creo que esta es una instancia donde es agradable pensar en términos de límites.

Si el heno es atado, usted se detiene un objeto con masa (camión + heno).

Si el heno no está atado, pero con la suficiente superficie pegajosa que no se mueve, debe ser el mismo que detener si se fija, dado que el resultado es el mismo.

En el otro extremo, si el coeficiente de fricción entre el heno y el camión era cero, no nos importa el heno en todo, excepto en que ahora se acaba de parar un camión de masa (camión), con una fuerza normal de (camión + heno), que hará una parada antes.

En el entre de los casos será en el medio.

Answer 3

Este es el más simple analogía de lo que podía pensar.

Imagina una larga y estrecha alfombra de deslizamiento a través de una enorme pista de hielo en el 1kph. En el extremo posterior de la alfombra, se encuentra una muy grasa (200kg) hombre que llevaba roller patines. Desea llevarlo a un punto muerto. Usted puede agarrar el hombre y cavar sus patines de hielo en el hielo, hasta que finalmente se detiene. Alternativamente, usted puede agarrar el borde posterior de la alfombra. La alfombra esencialmente no pesa nada, así que deja fácilmente. Por otro lado, el gordo va a iniciar una comedia viaje a lo largo de la alfombra, reduce gradualmente la velocidad a medida que avanza y, finalmente, los rollos a una parada.

En otras palabras, parte de la energía del movimiento del hombre gordo que se ha perdido en la fricción entre sus patines y la alfombra, no por la fricción entre sus patines y el hielo.

En su original camión escenario, la carga se desliza hacia adelante disipar algunos de su energía cinética en forma de calor como va. Si se golpea con la parte delantera de la remolque, algunos de la energía restante será transferido de nuevo en movimiento hacia adelante del camión, pero espero que, por ese tiempo, los camiones tendrán llegado a un punto muerto de todos modos y tendrá un montón de repuesto capacidad de frenado.