Perché una persona cade dalla parte posteriore del cavallo fisso se sfreccia improvvisamente?

Quando un cavallo stazionario sfreccia improvvisamente, il pilota non accelera immediatamente con esso, principalmente a causa dell'inerzia (la prima legge di Newton). Quindi, il cavaliere supera la testa del cavallo:cadono dalla parte posteriore del cavallo.

Per esplorare la fisica dietro di essa in modo più quantitativo, supponiamo che un pilota sia seduto sul retro di un cavallo e che entrambi siano inizialmente fermi. Il coefficiente di attrito tra la schiena del cavallo e i pantaloni del pilota è $ \ mu_s $. Improvvisamente, il cavallo accelera in avanti con l'accelerazione $ A $.

La seconda legge di Newton per il pilota ha la seguente forma:

$$ m_r a_r =\ mu_s n_n, $$

dove \ (a_r \) e \ (m_r \) sono rispettivamente l'accelerazione e la massa del pilota e \ (n_n \) è la forza normale esercitata dalla schiena del cavallo.

Al momento subito dopo che il cavallo ha iniziato ad accelerare, \ (a_r =0 \), quindi otteniamo:

$$ 0 =\ mu_s n_n. $$

Ciò significa che la forza di attrito tra il pilota e il cavallo è inizialmente zero e il pilota rimane stazionario (la prima legge di Newton). La velocità relativa tra il pilota e il cavallo inizia ad aumentare (poiché il cavallo accelera in avanti, mentre il pilota è in ritardo). Solo dopo che è trascorso un po 'di tempo, l'attrito rallenterà il pilota e lo accelererà nella direzione del movimento del cavallo.