Otras carreras Duda acerca de la inercia

[Jorge Ozua]

Hola,
Sabemos que un pasajero que viaja sin cinturon de seguridad en un automovil continuara moviendose hacia adelante cada vez que el auto frene de manera abrupta o colisione (por su inercia).
a) La velocidad a la que saldra disparado el pasajero sera la misma a la que llevaba el auto al momento de colisionar o frenar?
b) Diferentes tiempos de frenado del auto provocaran que el pasajero salga disparado a diferentes velocidades?
Es decir, si el coche frena en .1 segundos o si frena en 1 segundo, la velocidad a la que el pasajero sigue hacia enfrente sera diferente?

[visitante20160513]

Re: Duda acerca de la inercia

Ocurre que la velocidad en el momento de iniciar la frenada es la que lleva el automóvil y esta no puede variar de forma instantánea, debe hacerlo de forma gradual. La inercia se manifiesta en forma de aceleración, de manera que lo que ocurre es que el viajero (respecto del sistema de referencia del automóvil) asume una aceleración exactamente igual y opuesta a la aceleración que lleva el automóvil respecto de la pista, y esta sí se manifiesta tan rápidamente como actúe la frenada, lo que ocasiona que el viajero inicie un movimiento acelerado hacia adelante, con una aceleración tanto mayor contra mayor es la frenada. Si la frenada es brusca el viajero sale disparado hacia adelante con una aceleración igualmente brusca.

Salu2

[oscarmuinhos]

Re: Duda acerca de la inercia

Principio de inercia :

"Si sobre una partícula no actúa fuerza ninguna, dicha partícula tendrá velocidad constante". O sea que dicha partícula, o bien está en reposo, o bien se muece con movimiento uniforme y rectilíneo (v=cte)

A efectos de una traslación un cuerpo de masa M equivale a una partícula de masa M ubicada en el centro de masas de dicho cuerpo, por lo tanto, para el caso de un cuerpo el principio de inercia puede enunciarse de la siguiente forma:

"si sobre un cuerpo no actúa fuerza externa neta (las fuerzas internas se cancelan mutuamente por el principio de acción y reacción), dicho cuerpo se moverá con velocidad constante" (que podrá ser nula).

En el caso de un coche que frena, las fuerzas de frenado (fuerzas de rozamiento entre las ruedas y la carretera) actúan sobre el coche, no sobre la persona que va sentada en el asiento del coche, por lo tanto dicha persona seguirá con la misma velocidad que llevaba (que es la que llevaba el coche antes de empezar a frenar) mientras no haya una fuerza que actúe sobre dicha persona. Así que, frene como frene el coche, la persona continuará con la misma velocidad que tenía (hasta que el cinturón lo detenga).

si entendiste el razonamiento este, la contestación te será evidente.

Animo

[Jorge Ozua]

Re: Duda acerca de la inercia

Muchas gracias,
Disculpen, pero aun no entiendo del todo. Ejemplificare mi duda para hacerme mas claro. Dos autos viajan a 16 metros sobre segundo, cada uno con un pasajero sin cinturon. Ambos autos desaceleran de manera abrupta. El auto numero uno se detiene por completo en 0.25 segundos. El auto numero dos se detiene por completo en un segundo. En ambos casos, el pasajero continuara moviendose debido a su inercia.

Al detenerse los autos, los movimientos de estos dos pasajeros seran diferentes a causa de que los autos que los alojan se detuvieron en diferentes intervalos de tiempo? Podemos decir que el pasajero dos sale disparado con menos velocidad despues de que su coche se detiene que el pasajero numero uno (porque su auto tardo mas en frenar)? o, no importa cuanto se tarden los autos en frenar? si ambos pasajeros iban a 16 metros sobre segundo cuando sus autos comenzaron a frenar conservaran ambos esa velocidad cuando salgan disparados? Me parece que de acuerdo a la respuesta de Jabato, si habra diferencias en las velocidades del pasajero del caso uno y del caso dos. Y me parece que de acuerdo a la respuesta oscar, los pasajeros del caso uno y del caso dos saldran despedidos a la misma velocidad (perdonen ambos si los malinterprete).
Por ultimo, me parece que si habra diferencias en las velocidades a las que salgan despedidos el pasajero uno y el dos. Si no como explicamos que si un auto frena en 0.1 segundos su pasajero vuela y rompe el cristal y que si el auto frena en 10 segundos el pasajero apenas y se mueve?
Saludos y agradezco la atencion.

[felmon38]

Re: Duda acerca de la inercia

Por ultimo, me parece que si habra diferencias en las velocidades a las que salgan despedidos el pasajero uno y el dos. Si no como explicamos que si un auto frena en 0.1 segundos su pasajero vuela y rompe el cristal y que si el auto frena en 10 segundos el pasajero apenas y se mueve?

Lo que es importante para el golpe contra el parabrisas es la velocidad relativa del pasajero respecto del coche, que, en el caso del pasajero que va en el coche que frena bruscamente, el golpe será mayor.

[Dami]

Re: Duda acerca de la inercia

Muchas gracias,
Disculpen, pero aun no entiendo del todo. Ejemplificare mi duda para hacerme mas claro. Dos autos viajan a 16 metros sobre segundo, cada uno con un pasajero sin cinturon. Ambos autos desaceleran de manera abrupta. El auto numero uno se detiene por completo en 0.25 segundos. El auto numero dos se detiene por completo en un segundo. En ambos casos, el pasajero continuara moviendose debido a su inercia.

Al detenerse los autos, los movimientos de estos dos pasajeros seran diferentes a causa de que los autos que los alojan se detuvieron en diferentes intervalos de tiempo? Podemos decir que el pasajero dos sale disparado con menos velocidad despues de que su coche se detiene que el pasajero numero uno (porque su auto tardo mas en frenar)? o, no importa cuanto se tarden los autos en frenar? si ambos pasajeros iban a 16 metros sobre segundo cuando sus autos comenzaron a frenar conservaran ambos esa velocidad cuando salgan disparados? Me parece que de acuerdo a la respuesta de Jabato, si habra diferencias en las velocidades del pasajero del caso uno y del caso dos. Y me parece que de acuerdo a la respuesta oscar, los pasajeros del caso uno y del caso dos saldran despedidos a la misma velocidad (perdonen ambos si los malinterprete).
Por ultimo, me parece que si habra diferencias en las velocidades a las que salgan despedidos el pasajero uno y el dos. Si no como explicamos que si un auto frena en 0.1 segundos su pasajero vuela y rompe el cristal y que si el auto frena en 10 segundos el pasajero apenas y se mueve?
Saludos y agradezco la atencion.

Hola. Voy a intentar darte un ejemplo más claro para que entiendas la situación. Imaginate dos bolas que viajan en el espacio, una atras de la otra, con la misma velocidad y direccion. Si yo me pongo a observarlas, voy a ver como van juntas, y no se van a alejar ni tampoco a acercar porque precisamente tienen las mismas velocidades. Supongamos que, en este caso, la bola que va detrás de la otra es el auto, y la bola que va delante es una persona. Si se aplica una aceleración sobre la bola que va detrás (la que hemos supuesto que es el auto), para disminuir su velocidad, veremos que las bolas se alejan. Que paso con la otra bola (la persona)? Sigue con su velocidad constante como habiamos dicho, desde el principio. La aceleración aplicada sobre la bola que va detrás puede ser extraordinariamente grande, (lo cual, supongamos, haría que la bola se frenara en seco), o puede ser pequeña, haciendo que la bola se vaya deteniendo lentamente. Al observar cualquiera de las situaciones, veríamos que en el primer caso las bolas van juntas y un instante despues la de atras frena en seco mientras la otra sigue con su velocidad constante, y en el segundo caso veriamos que las bolas se comienzan a alejar de a poco (porque la de atras va frenando). Lo mismo pasa en un choque con un auto. No importa el tiempo de frenado, el caso es el mismo... si el auto frena de a poco, la persona dentro de el va a tender a seguir con la misma velocidad que llevaba el auto hasta entonces. Lo que sucede en el caso de una frenada suave es que la fuerza de rozamiento del asiento mantiene al pasajero en su lugar. Cuando un auto choca de frente contra una pared, es tal la desaceleración aplicada sobre el auto, que la fuerza de rozamiento del asiento no alcanza a quitar toda la velocidad que lleva el pasajero, y por lo tanto este sale disparado por el cristal. Espero haberte ayudado.

[Jorge Ozua]

Re: Duda acerca de la inercia

Muchas gracias Dami,
Tu respuesta me ayudo bastante. Ahora solo me queda un aspecto por clarificar. Retomando el ejemplo de las partículas que se desplazan, ahora imaginemos la misma situación, pero introduzcamos un nuevo factor: Imaginemos ahora que la partícula de atrás (el auto) tiene en su parte inferior una plataforma que se extiende hacía el frente y que carga totalmente a la otra partícula. Volvamos a establecernos como marco de referencia. Así pues, en principio vemos que las dos partículas se desplazan a la misma velocidad (por lo que no hay movimiento relativo entre ellas). Ahora apliquemos una aceleración para llevar a la partícula de atrás al estado de reposo. Al igual que en tu planteamiento, la partícula de enfrente seguirá moviéndose con la velocidad que llevaba antes. Pero, pensando en mi planteamiento, ahora tendrá que pasar algo diferente: La plataforma que carga a la partícula de enfrente,al desacelerar, ejerce sobre la partícula frontal una fuerza no equilibrada que si afectará su movimiento (desacelerandola "x" número de unidades).
Tomando todo ésto en cuenta, ¿cómo es posible calcular este número "x" de unidades? Estoy totalmente de acuerdo con tu planteamiento, que además brinda muchísima claridad. Sin embargo, me parece que lo que añadí a tu planteamiento se acerca más a la situación de un pasajero en un auto. Me parece que lo que busco tiene que ver con fuerzas de fricción.
Muchas gracias, Saludos!!!

[Dami]

Re: Duda acerca de la inercia

Si la plataforma tiene rozamiento y la bola que va delante también (ambas deben tener porque recordemos que la fuerza de rozamiento es una fuerza entre ambas superficies), va a actuar una fuerza de rozamiento cuando la plataforma desacelere, aplicando una fuerza sobre la bola que va delante y, por ende, desacelerándola. En el caso real de un auto, podríamos imaginar que el tapizado del auto (ahí van los pies del pasajero, por eso nombro esa parte) y el asiento del pasajero no tengan rozamiento, y entonces, el pasajero seguiría con la misma velocidad luego del choque (obviamente esto no sucede en la realidad porque hay fuerzas de rozamiento en el asiento y el suelo del auto)

La fórmula para calcular fuerzas de rozamiento es, en principio Fr= \mu . N , en la cual \mu es el coeficiente de rozamiento entre ambas superficies (este coeficiente depende de la rugosidad de superficies y otros factores), y N es la normal ejercida por la superficie donde va sentada el pasajero sobre este.

(No aparece la letra griega mu, no se por qué)