Stepping onto the Dock — Why the Boat Moves Back

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Stepping onto the Dock — Why the Boat Moves Back – Mecánica
Stepping onto the Dock — Why the Boat Moves Back – Mecánica

Un pequeño bote de remos de madera está amarrado de popa contra un muelle de piedra, apoyado en un neumático que cuelga como defensa, y una persona de pie en la popa se dispone a bajar. Nadie empuja el bote y, sin embargo, cuando la persona pisa el muelle, el bote se desliza hacia atrás y el hueco de agua se agranda. Tres deslizadores fijan la masa de la persona, la rapidez con que da el paso y la masa del bote con su carga (cajas de 20 kg cada una). Pulse reproducir para ver el paso completo una vez, a velocidad real: el pie trasero empujando el bote, el pie delantero pasando al muelle, el retroceso del bote y el arrastre del agua frenándolo. Arrastre la línea de tiempo a cualquier instante para volver a verlo.

Cómo usar esta simulación

Qué observar

La física detrás

Tome a la persona y al bote como un único sistema y el sentido hacia el muelle como positivo. Antes del paso todo está en reposo, así que la cantidad de movimiento total es 0. Durante el impulso, las únicas fuerzas horizontales son las que el pie trasero y el bote se ejercen mutuamente: iguales en módulo, de sentido opuesto y durante el mismo tiempo, de modo que producen impulsos iguales y opuestos y p(persona) + p(bote) sigue valiendo 0. Si la persona sale con rapidez v, el bote debe llevarse −mv, así que su velocidad de retroceso es V = −mv/M. Con 60 kg saliendo a 1,50 m/s, la persona lleva +90 kg·m/s, y un bote vacío de 60 kg retrocede a −90/60 = −1,50 m/s; cargado hasta 220 kg, el mismo paso solo le da −0,41 m/s. El impulso dura lo que tarda en extenderse la pierna trasera: 0,30 s con estos valores. El empuje lateral del agua durante ese breve tiempo es despreciable; después, el arrastre del agua es una fuerza externa al sistema y la cantidad de movimiento del bote por sí solo se va perdiendo.

conservation of momentumrecoilisolated systemp = mvV = −mv/Mboat3D