Non lo so chi ha inventato questa folle sfida, ma l’thought è quella di mettere qualcuno in una ciotola di ghiaccio scavata e vedere se riesce a uscire. Controlla! La ciotola ha la forma dell’interno di una sfera, quindi più si sale sui lati, più diventa ripida. Se pensi che un marciapiede ghiacciato sia scivoloso, prova advert andare in salita su un marciapiede ghiacciato.
Cosa fare di fronte advert un problema come questo? Costruisci un modello fisico, ovviamente. Inizieremo modellando il modo in cui le persone camminano su un terreno pianeggiante, quindi lo applicheremo a un pendio scivoloso. In realtà ci sono tre possibili piani di fuga e ho usato questo modello per generare animazioni in modo che tu possa vedere come funzionano. Quindi, per prima cosa:
Come camminano le persone?
Quando passi dalla porta di casa alla cassetta della posta, probabilmente non pensi ai meccanici coinvolti. Hai risolto quel problema quando eri un bambino, giusto? Ma questo è ciò che fanno gli scienziati: poniamo domande su cui nessuno si è mai fermato a porsi.
A proposito, ti sei mai chiesto perché il ghiaccio è scivoloso? Che tu ci creda o no, non lo sappiamo. Il motivo diretto è che ha uno strato sottile e acquoso sulla superficie. Ma Perché? Quella pellicola liquida esiste anche al di sotto del punto di congelamento. Fisici e chimici discutono su questo da secoli.
In ogni caso, per iniziare a camminare è necessaria una forza nella direzione del movimento. Questo perché il cambiamento del movimento è un tipo di accelerazione e la seconda legge di Newton afferma che la forza netta su un oggetto è uguale al prodotto della sua massa per la sua accelerazione (F = ma). Se c’è un’accelerazione, deve esserci una forza netta.
Allora qual è quella forza che ti spinge avanti? Bene, quando fai un passo e spingi con il piede posteriore, i tuoi muscoli applicano una forza all’indietro sulla Terra. E la terza legge di Newton cube che advert ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria. Ciò significa che la Terra esercita a inoltrare-rivolgere una forza su di te, che chiamiamo forza di attrito.
L’entità di questa forza di attrito dipende da due cose: (1) I materiali specifici in contatto, che vengono catturati in un coefficiente (µ)—un numero solitamente compreso tra 0 e 1, con valori più bassi che indicano più scivoloso, meno grippante. E (2) la forza con cui queste superfici vengono spinte insieme, che chiamiamo forza normale (N).
La forza normale è un concetto un po’ strano per i principianti della fisica, quindi lasciami spiegare. Normale significa perpendicolare alla superficie di contatto. È una forza che spinge verso l’alto che ti impedisce di precipitare nel pavimento sotto la forza di gravità. Se ti trovi su un terreno pianeggiante, queste due forze saranno uguali e opposte, si annulleranno a vicenda, quindi non c’è accelerazione verticale.
Un’ultima nota: esistono due diversi tipi di coefficienti di attrito. Uno è quando hai due oggetti fermi, come un boccale di birra su un bar, e vuoi sapere quanto forte puoi spingere prima di farlo muovere. Story limite è determinato dall’artwork statico coefficiente di attrito (µS).
Quindi, quando il barista fa scivolare la tazza lungo il bancone, la resistenza di attrito, che determina quanto lontano arriva, è determinata dal cinetico coefficiente di attrito (µok). Di solito è più basso, perché è più facile mantenere qualcosa in movimento che avviarlo.
Quindi ora possiamo quantificare la statica (Ffs) e cinetico (Ffk) forze di attrito:
