En el caso de una bicicleta, ¿por qué el sistema de la bicicleta y del ciclista ser acelerado si no hay fuerza neta externa?

Question

De acuerdo con Newton, si no hay fuerza neta externa que actúa sobre un sistema, el sistema mantendrá su estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento uniforme en una línea recta.

Consideremos a un niño a montar en bicicleta. Él ejerce una fuerza a la bicicleta y la bicicleta reacciona con la misma magnitud pero dirección opuesta a la de el niño. De un observador fuera del sistema de niño de la bicicleta, la fuerza externa neta que actúa sobre el sistema es siempre cero, por lo que no habrá aceleración. Sin embargo, en nuestra vida diaria, hemos visto que la aceleración de una bicicleta es posible. A mí me parece incoherente, no?

Lo que está mal con mi argumentación anterior?

Answer 1

Estás descuidando la interacción entre la bicicleta y el suelo. Si puedo empezar a montar mi bicicleta hacia el este, la Tierra gira un poco hacia el oeste, para compensar. Porque yo y mi bicicleta son pequeñas y la Tierra es enorme, suele ser una buena aproximación a considerar a la Tierra como algo fijo e inamovible.

Answer 2

Hay fuerzas y pares en este sistema. Niño empuja el pedal y pedal empuja niño. Pero para pedal de empuje, chico, cuadro de la bicicleta empuja el pedal (en el eje de los pedales) y viceversa. Ahora hay un par en el pedal que se transfiere a través de la cadena) a la rueda trasera. La rueda trasera se empuja en la carretera, carretera y empuja la rueda (en la dirección de avance - porque no hay fricción). Rueda empuja en el fotograma. Marco empuja la silla de montar. Silla empuja niño. Niño se mueve con toda la moto.

He dejado un par de pasos (como el hecho de que el par es equilibrado por una diferente fuerza vertical en la rueda trasera que en la delantera de la rueda, o que el momento angular se conserva debido a la fuerza de la bicicleta en la tierra...), pero espero que usted consigue la idea.

Aquí es un poco de la imagen que mostró algunas de estas fuerzas. En particular, las flechas azules corresponden a las fuerzas de fuera de la "boy-bike" del sistema, a saber: la vertical de la fuerza en las ruedas (que detiene la moto de desaparecer en la tierra) y la horizontal de la fuerza de reacción debido a la fuerza de la rueda sobre la tierra (no se muestra) que a su vez es una respuesta para todos los pares (descrito anteriormente - algunos de ellos se muestra):

Fuente de la bicicleta de dibujos animados

Answer 3

Su suposición de que no hay fuerzas externas es incorrecta. No es la fuerza de fricción entre las ruedas y el suelo. Es esta fuerza que es responsable de la aceleración. Si se puede quitar esta (como el de otros carteles sugerido), con hielo o la suspensión de la rueda trasera de la bicicleta (como en mi bicicleta entrenador), que sería, de hecho, no ir a ninguna parte.