¿Por qué mi bicicleta salpica el barro y el agua de los neumáticos?

Answer 1

Considere un pedazo de lodo pegado a su neumático. La fuerza centrífuga se debe a la aceleración centrípeta que debe soportar al aferrarse al neumático con una fuerza adhesiva. La fuerza adhesiva es la fuerza centrípeta. Si la fuerza centrífuga excede la fuerza adhesiva, el lodo sale volando. Una vez que el lodo está libre del neumático, no hay fuerza centrífuga ni centrípeta que actúe sobre él y el camino del lodo está dictado por la inercia y la gravedad.

No tenga en cuenta las explicaciones que dicen que la fuerza centrífuga no existe, ya que esta es una de esas estafas con las que algunas personas intentan confundir a los estudiantes. Por alguna razón política, hay un esfuerzo por hacer que las personas no estén seguras de lo que creen. Debido a esto, usan centrípeto como sustituto de centrífugo y todo se vuelve inmanejable. La segunda ley de Newton predice un equilibrio entre una fuerza neta y la fuerza de inercia, que en este caso es la fuerza centrífuga.

El camino real del lodo mientras se aferra al neumático no es puramente rotacional, ya que la rueda gira y avanza. Quizás podrías decirme cuál es ese camino y qué efecto podría tener sobre dónde termina el lodo.

Answer 2

Respuesta alucinante: no hay fuerza centrífuga. Solo hay fuerza centrípeta. Lo que llamamos fuerza centrífuga, como la presión que sentimos sobre nuestros cuerpos en los paseos espinosos del parque de atracciones es en realidad nuestra propia fuerza centrípeta siendo arrestada por el equipo. Parece que el paseo giratorio está presionando nuestras espaldas, pero en realidad son nuestros cuerpos los que quieren acelerar lejos del eje de rotación, y el viaje simplemente nos impide volar.

Para el ejemplo del neumático: si, por alguna extraña razón, el lodo estaba en el interior del neumático, ya que el neumático gira parece haber una fuerza centrífuga sobre el lodo por el neumático, pero en realidad es solo el neumático que retiene el barro. volando. (Sí, sí, la tercera ley de Newton dice que si el lodo empuja contra la llanta pero no se mueve, la llanta también debe empujar hacia atrás sobre el lodo con la misma fuerza, ¡pero no olvidemos quién lo inició! Desde esta perspectiva, es igualmente válido hablar de una bicicleta que se estrella contra un árbol, ya que es un árbol que se estrella contra una bicicleta).

En realidad, el lodo está realmente en el exterior del neumático, por lo que no hay nada que lo detenga cuando su fuerza centrípeta es lo suficientemente grande como para superar las fuerzas que lo sujetan al neumático en primer lugar, y se despega en ese punto.

En resumen, lo que todos hemos llegado a conocer y amar como fuerza centrífuga es en realidad fuerza centrípeta, visto desde otra perspectiva.

PD: Probablemente me rechazarán por ser demasiado rígido en mis definiciones, por lo que, para ser justos, se puede decir que existe fuerza centrífuga en un marco de referencia particular. Si usted mismo también está dentro del neumático (o en el paseo en el parque de atracciones), su marco de referencia está girando, y experimenta algo que podría llamar fuerza centrífuga, pero si su punto de vista está fuera del marco de referencia giratorio (ya que es cuando estás montando una bicicleta y observando los neumáticos), no hay nada medible que puedas llamar “fuerza centrífuga”.

Answer 3

Sin fuerzas externas, un objeto (como un trozo de lodo) continuaría en línea recta. Las fuerzas adhesivas y de fricción proporcionadas por las huellas de los neumáticos provocan una aceleración centrípeta que significa que el lodo se queda pegado al neumático y se mueve en círculo. A primera vista, esto puede parecer desequilibrado, pero recuerde que en el movimiento circular, hay una aceleración constante: el vector de velocidad cambia constantemente.

A cierta velocidad, la fuerza adhesiva entre el neumático y el lodo es insuficiente para proporcionar la aceleración necesaria para que continúe en un círculo. Por lo tanto, deja el neumático por completo. Ahora, en ausencia de cualquier fuerza centrípeta, continúa en línea recta según la primera ley de movimiento.

La ‘fuerza centrífuga’ solo existe en un marco de referencia giratorio. En un automóvil que realiza un giro, por ejemplo, siente que lo empujan hacia el exterior del giro. En un marco de referencia estacionario, esto se traduce en su inercia, lo que hace que continúe en línea recta hasta que algo se interponga en el camino. El lado del automóvil empuja contra ti, hacia el interior de la curva. La fuerza centrífuga que sientes es la fuerza de reacción. No hay una fuerza distinta que te empuje hacia afuera.

Una solución es invertir en un conjunto de guardabarros para su bicicleta. Estos atraparán el lodo que sale del neumático debido a la falta de fuerza centrípeta 🙂

Answer 4

Es cierto que no hay tal cosa como “fuerza centrífuga” en un marco de referencia inercial, y “centrífugo” NO es el par newtroniano de Centripetal de tercer orden. Ese lodo, en cualquier momento instantáneo, trata de seguir moviéndose en línea recta, lo que demuestra la primera ley de movimiento de Newton. La “adherencia” (tensión superficial, unión, bloqueo mecánico, etc.) al neumático es lo que mantiene el lodo sobre el neumático hasta que es superado por la velocidad lineal del lodo, que es tangencial al arco instantáneo que el lodo está viajando Se libera en un punto donde esa velocidad es alta, lo que sucede en un punto que hace un buen trabajo cubriendo su espalda. Recuerde, el neumático en el centro de su parche de contacto (directamente hacia abajo desde el eje) con el suelo tiene velocidad cero y la parte superior de la rueda se mueve hacia adelante al doble de la velocidad de las bicicletas (cuando no se considera la compresión del neumático o el deslizamiento) .

Answer 5

La suciedad está sujeta a la inercia tangencial, que continuamente intenta forzar a la suciedad a viajar en línea recta en cualquier momento dado. Es la adhesión y la cohesión lo que lo mantiene pegado al neumático hasta cierto punto, y cuando la inercia tangencial es suficiente para superar esa adherencia / cohesión, se permite que la tierra / lodo / agua continúe viajando en línea recta aproximadamente tangencial al Superficie del neumático. Su recorrido solo se aproxima a una tangente porque también tiene cierta inercia lineal en la dirección del recorrido completo de la bicicleta.