Angenommen, alles andere ist gleich, was stoppt zuerst: ein schwereres Auto oder ein leichteres Auto?

Physikland:

Die Physik 101-Antwort auf diese Art von Fragen lautet wie folgt:

Angenommen, die Autos blockieren ihre Räder, damit ich eine einfache Analyse der Gleitreibung anwenden kann. Die Reibungskraft$F_f$ist nur von der Normalkraft abhängig$N$zwischen dem Auto und der Oberfläche und auf dem Reibungskoeffizienten$\mu$zwischen Reifen und Fahrbahn.

Wo$M$ist die Masse des Fahrzeugs und$g$ist die Erdbeschleunigung.

Daraus können wir die Reibungsbeschleunigung als berechnen

und der Anhalteweg als

Wo$v$ist die Geschwindigkeit des Autos in dem Moment, in dem die Bremsen betätigt werden.

Sie werden feststellen, dass dies nicht von der Masse des Autos abhängt. Beide Autos halten also im gleichen Abstand an .

Willkommen in der realen Welt:

• Der erste Ausdruck oben:$F_f = \mu N$ist eine Annäherung, die nur gilt, wenn beide Körper vernachlässigbar verformt sind. Dies trifft einfach nicht zu, wenn ein Auto mit aufgepumpten Gummireifen in Kontakt mit einer rauen Straßenoberfläche fährt. In der realen Welt gibt es komplizierte Wechselwirkungen zwischen dem Rad und dem Reifen und der Straße. Die genauen Auswirkungen hängen von der Beschaffenheit des Reifens und der Beschaffenheit der Straße ab. Wir sind nicht in der Lage, viel zu sagen.

• Die obige Analyse beruht darauf, dass beide Autos in der Lage sind, ihre Räder zu blockieren. Grundsätzlich kann es vorkommen, dass beide Autos nicht über die entsprechende Bremsleistung verfügen.

• Die obige Analyse beruht auf dem Schleudern beider Autos, aber fast alle modernen Autos haben ein ausgeklügeltes Antiblockiersystem, um dies zu verhindern und etwas mehr aus den Bremsen herauszuholen (Schleudern ist etwas suboptimal, aber besser als ein schlechter Fahrer). Selbst ohne ABS können ausreichend geübte und geschickte Fahrer manchmal Schleuderstopps übertreffen, indem sie die Bremsen aufpumpen und am Rand der Überbrückung fahren (das ist nicht einfach, aber wir haben es gelernt und geübt). Die Bremsleistung in einem gemischten Schleuder-/Rollszenario ist viel schwieriger zu analysieren.

Also Antwort aus der realen Welt: schlägt mich zu Tode.

Nebenbemerkung: Die gängige Meinung besagt, dass große Rigs schneller und besser bremsen, wenn sie ziemlich schwer beladen sind, als wenn sie entweder leer oder bis an die Kiemen beladen laufen.

Das leichtere Auto wird schneller anhalten, weil das leichtere Auto weniger Energie zu verbrauchen hat als das schwerere, während die Reifen die Reibungsgrenzen mit der Straße eher ausgleichen.

Das liegt daran, dass Reifen bei vertikaler Belastung nicht linear an Traktion gewinnen.

(Auch wenn die Bremssysteme die Reibungsgrenze der Reifen nicht erreichen können, haben die Bremssysteme auch ungefähr die gleiche Fähigkeit, unterschiedliche Energiemengen in Wärme umzuwandeln.)

dmckee hat beantwortet, was ich für die Absicht der Frage halte; aber Joe hat den absoluten Buchstaben der Frage richtig beantwortet.

Ebenes Gelände scheint implizit vorausgesetzt zu sein.

Wenn alle anderen Dinge GLEICH sind (z. B. Reibungskoeffizienten), außer wo sie PROPORTIONAL sein müssen, um gleich zu sein (z. B. Windwiderstand), dann halten die Autos in der gleichen Entfernung an.

Wenn die Autos beide die gleichen Reibungskoeffizienten fahren und den gleichen Windwiderstand haben (angenommen, dass es sich um eine Verzögerungskraft handelt, nicht um Rückenwind), hält das leichtere Auto zuerst an.