Por que uma pessoa cai da parte de trás do cavalo estacionário, se ela corre de repente?

Quando um cavalo estacionário dirige de repente, o motociclista não acelera imediatamente com ele, principalmente devido à inércia (a primeira lei de Newton). Assim, o cavaleiro passa por cima da cabeça do cavalo - eles caem na parte de trás do cavalo.

Para explorar a física por trás dela de uma maneira mais quantitativa, suponha que um motociclista esteja sentado na parte de trás de um cavalo e que ambos sejam inicialmente estacionários. O coeficiente de atrito entre as costas do cavalo e as calças do piloto é $ \ mu_s $. De repente, o cavalo acelera para a frente com aceleração $ A $.

A segunda lei de Newton para o piloto tem o seguinte formulário:

$$ m_r a_r =\ mu_s n_n, $$

onde \ (a_r \) e \ (m_r \) são a aceleração e a massa do piloto, respectivamente, e \ (n_n \) é a força normal exercida pelas costas do cavalo.

No momento logo após o início do cavalo acelerar, \ (a_r =0 \), então obtemos:

$$ 0 =\ mu_s n_n. $$

Isso significa que a força de atrito entre o piloto e o cavalo é inicialmente zero, e o piloto permanece estacionário (a primeira lei de Newton). A velocidade relativa entre o piloto e o cavalo começa a aumentar (já que o cavalo está acelerando para a frente, enquanto o ciclista fica para trás). Somente depois de algum tempo se passou, o atrito desacelerará o cavaleiro e o acelerará na direção do movimento do cavalo.