Warum fällt eine Person von stationärem Pferd von der Rückseite, wenn es plötzlich schüttelt?

Wenn ein stationäres Pferd plötzlich nach vorne kommt, beschleunigt der Fahrer nicht sofort damit, hauptsächlich aufgrund der Trägheit (Newtons erstes Gesetz). So geht der Fahrer über den Kopf des Pferdes - sie fallen vom Rücken des Pferdes.

Um die Physik dahinter quantitativer zu erkunden, nehmen Sie an, dass ein Fahrer auf der Rückseite eines Pferdes sitzt und dass beide zunächst stationär sind. Der Reibungskoeffizient zwischen dem Rücken des Pferdes und der Hose des Fahrers beträgt $ \ mu_s $. Plötzlich beschleunigt das Pferd mit Beschleunigung $ a $.

Newtons zweites Gesetz für den Fahrer hat die folgende Form:

$$ m_r a_r =\ mu_s n_n, $$

wobei \ (a_r \) und \ (m_r \) die Beschleunigung und Masse des Fahrers sind und \ (n_n \) die Normalkraft ist, die vom Rücken des Pferdes ausgeübt wird.

Im Moment direkt nach dem Pferd beschleunigt, \ (a_r =0 \), also bekommen wir:

$$ 0 =\ mu_s n_n. $$

Dies bedeutet, dass die Reibungskraft zwischen dem Fahrer und dem Pferd zunächst Null ist und der Fahrer stationär bleibt (Newtons erstes Gesetz). Die relative Geschwindigkeit zwischen dem Fahrer und dem Pferd zunimmt (da das Pferd nach vorne beschleunigt, während der Fahrer zurückbleibt). Erst nach einiger Zeit wird die Reibung den Fahrer verlangsamen und ihn in Richtung der Bewegung des Pferdes beschleunigen.