Ho passato gli ultimi fine settimana a realizzare la mia realizzazione del codice del metodo MPM (solo per divertimento). Avevo solo un'idea di poter provare a simulare qualcosa di simile al problema di interesse.

Quindi, ecco la nostra "macchina".

Si sta muovendo a destra con una certa velocità costante. Quindi applico una forza esterna costante alle "ruote" per fermarle. Ed è quello che ho:
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I colori indicano la quantità di stress nel mezzo. Ed ecco l'animazione:

Tutti sono liberi di dare altre idee per simulazioni / visualizzazioni ...

Ho disegnato questa immagine qui sotto:

dove tornando a questa pagina vedo che questa domanda ha 3 mesi. Tuttavia, risponderò comunque, perché secondo me nessuno ha avuto la risposta giusta. L'immagine illustra le molle o i montanti nel carrello inferiore del veicolo. In decelerazione comunicano al veicolo la decelerazione dalla strada o dai binari. La decelerazione è dovuta ad un attrito statico (olonomico o antiscivolo) tra il pneumatico e il suolo, $ F_b ~ = ~ -kx $. Qui l'attrito frenante è uguale alla forza della molla fornita dai montanti. La forza frenante ha una dipendenza dalla velocità, dove $ F_b (v) ~ = ~ F \ theta (v) $, che è una funzione visiva che si disattiva quando la velocità è uguale a zero. Ciò significa che la molla ha una leggera distensione quando il veicolo si ferma e questo conferisce quella piccola forza in avanti che sperimentiamo.

Spesso le persone che fanno fisica teorica non hanno mai fatto cose come ricostruire un'auto motore.

Penso che diverse risposte abbiano già indicato correttamente i fattori. Ma, almeno nelle auto, penso che il fattore dominante sia il set di molle anteriori e posteriori. La mia illustrazione è molto esagerata. In (a) abbiamo un'auto a velocità costante. Quando il guidatore dà alla vettura una decelerazione con i freni il sistema delle molle entra in configurazione (b). Quando il veicolo finalmente si ferma e non c'è accelerazione su di esso, il sistema a molla oscilla indietro un po '(c) prima di tornare alla configurazione di equilibrio (a). L'effetto pull sbagliato si verifica tra (b) e (c)

Abbiamo due effetti in corso. Uno è che la persona sta contrastando un'accelerazione costante, ma quando si ferma rapidamente non c'è nulla che impedisca alla forza contraria (magra) di creare l'accelerazione della persona. Il treno non è un corpo rigido, ma in realtà è un corpo deformabile, quindi è sbagliata la tua intuizione che assume una rigidità infinita. Un corpo deformabile sotto stress (per trasmettere la decelerazione dai freni alla massa distribuita del vagone), è anche sotto sforzo (cioè il corpo del treno subisce una certa deformazione). Nell'istante in cui la forza frenante viene rimossa, queste sollecitazioni e tensioni rimangono e il vagone è in uno stato di non equilibrio.

Prova a modellarlo come una massa su una molla fissata a un corpo rigido. Sottoporre il corpo rigido a un'accelerazione costante e lasciare che la molla / massa raggiunga la posizione di equilibrio. Quindi eliminare l'accelerazione. La molla non è nella sua posizione di equilibrio e la massa subirà un'accelerazione.

Penso che in alcuni casi la risposta di @Robert sulla "montatura" potrebbe spiegare alcuni degli effetti, ma dubito che sia evidente nei treni o in altre cose con viaggi sospesi limitati o assenti.

Io " Sono abbastanza certo che sia dovuto principalmente all'effetto "appoggiarsi all'indietro" (l'effetto Kienzler ??). Porta con te una biglia la prossima volta che viaggi in treno, probabilmente puoi escogitare un esperimento per scoprirlo!

Vieni tirato in modo sbagliato dalle tue stesse mani e dalle tue gambe, che sono state sollecitate per farti decelerare insieme al veicolo.

Quando il veicolo ha improvvisamente smesso di accelerare (questo è come funziona l'attrito: è opposto alla velocità, e poi la velocità raggiunge improvvisamente lo zero) quindi questa tensione continua a tirarti finché non reagisci e riconfiguri.

Non c'è trazione, il tuo corpo ti sta tirando a causa della contrazione dei muscoli per controbilanciare la decelerazione.

Modelliamo il tuo corpo con una massa ripetuta verticalmente, più i tuoi piedi. applicato, ti trovi dritto. Immagina di essere a velocità costante, il treno che viaggia da sinistra a destra sull'immagine.

Quando il veicolo decelera, tu sei il soggetto di forza inerziale (se consideriamo il treno come riferimento, la forza inerziale detta anche forza fittizia semplifica notevolmente la spiegazione; potresti considerare il terra come riferimento e studia invece lo slancio).

Ora consideriamo che non indossi i rollerblade. Le tue scarpe hanno abbastanza attrito sul terreno e una forza opposta viene applicata ai tuoi piedi. La somma di queste due forze è nulla e non si scorre.

Tuttavia, questi due risultati in una coppia ) sul tuo corpo, che inizia a ruotare.

Ora, suppongo che tu abbia un cervello. Istintivamente, il cervello ordina ai muscoli di contrarsi per contrastare questa coppia.

Questa coppia muscolare è creata dalla potente contrazione del polpaccio (cioè tirando il corpo verso il basso) e la forte tibia ha una forza opposta.

All'improvviso il treno si ferma e la decelerazione è nulla. Ciò che resta è la tua coppia. Ti tiri indietro.

Penso che poiché l'accelerazione del movimento del veicolo verso la direzione di viaggio è sempre < = zero per il processo di rallentamento, la spiegazione deve essere cercata altrove poiché questo non può spiegare il tuo "contraccolpo".

A mio parere potrebbe essere che il rallentamento agisca sul veicolo anche come accelerazione angolare tale da farlo inclinare leggermente (anteriore "nel terreno", indietro "in aria"). Nel punto in cui il veicolo si ferma, questa inclinazione svanirà (potrebbe essere descritta da un'oscillazione aperiodica). Questo movimento, chiamato "up-whipping" avrà di nuovo un punto di svolta provocando il calcio sul sedile.

Beh, forse :)

Credo che questo abbia a che fare con Jerk. Jerk è la derivata dell'accelerazione. I freni del veicolo forniranno una forza quasi costante contro il movimento dell'auto. Poiché $ F = m a $, poiché il veicolo rallenta a una velocità costante di accelerazione negativa. Una volta che l'auto si ferma, la forza (e di conseguenza la tua accelerazione) si azzera molto rapidamente. Ciò si traduce in una quantità elevata di Jerk, e questo è ciò che senti.

Un semplice esperimento:
prendi un pendolo sospeso utilizzando un supporto come un telaio di legno.
Registra cosa succede quando ti fermi.
Confronta con il video di te sullo stesso treno durante la stessa fermata .
Abbastanza scientifico e semplice.
Se il movimento del pendolo è diverso dal tuo, la tua spiegazione è corretta.

Spiacenti, non ho una spiegazione numerica o teorica.

Forse si può spiegare così:
Ad un certo momento il pilota del treno rilascia il sistema frenante. A quel punto la massa pesante del treno viene liberata da un vincolo piuttosto potente e le sue ruote possono muoversi liberamente (beh, non completamente libere ovviamente). Quando le ruote girano leggermente in avanti, si avverte una forza nell'altra direzione. Essendo la massa del treno abbastanza grande e il rilascio dei freni abbastanza repentino, questa forza è più forte della precedente attenta decelerazione.

Quindi il tiro breve non andrebbe in una direzione "sbagliata". Dovrei essere facile verificare nella realtà se questa spiegazione è corretta.

È un po 'in ritardo per il gioco, ma se mettiamo un bicchiere d'acqua sul treno in queste circostanze vedrai l'acqua spinta sul lato "anteriore" del vetro mentre il treno rallenta e poi, quando il treno arriva uno stop, un fruscio sul lato "posteriore" del bicchiere, ripetendo in cicli largamente decrescenti fino a fermarsi.

Il corpo umano è certamente più rigido dell'acqua in un bicchiere, ma i tuoi organi (e il cervello che è piuttosto pesante) seguiranno il movimento dell'acqua e si rilasseranno.

Ora prova lo stesso esperimento mentale con un bicchiere di acqua solida congelata. Nessun contraccolpo.

Immagino che la risposta sia la dinamica dei fluidi combinata con la decelerazione.

Un altro modo per osservare questo effetto è far salire un'auto su una leggera pendenza ad una certa velocità, metterla in folle, aspettare che si fermi e poi colpire i freni. La maggior parte delle persone si aspetta che l'uso delle pause quando l'auto è ferma (anche se solo momentaneamente) non avrà alcun effetto percettibile e sono sorprese di sentire uno "scatto" molto simile a quello menzionato nella domanda.

La spiegazione viene dalla meccanica standard in cui un corpo è in equilibrio quando le forze che agiscono su e le coppie attorno al centro di massa si sommano a zero.

Quando il treno sta decelerando, ci sono coppie che agiscono su il tuo corpo dove entra in contatto con il treno attraverso il sedile o il pavimento, e modifichi automaticamente la posizione del tuo corpo per creare contro-coppie in modo che il tuo corpo rimanga in equilibrio. Quando il treno si ferma improvvisamente, questa controcoppia netta non è più bilanciata, quindi ruoti intorno al tuo centro di massa in una direzione che ti tira indietro.

E quindi, chi può ridurlo di più: il designer del veicolo!

La casa automobilistica francese Citroen fa il risarcimento da molto tempo.

citroenet

La sospensione anti-immersione è incorporata poiché i freni posteriori prendono il fluido dalla sospensione posteriore che abbassa la coda in caso di frenate brusche.

Penso che questo effetto sia causato dal superamento della risposta del corpo al cambiamento nell'accelerazione del treno.

Supponiamo che ci sia un treno "perfetto" che può avviare / arrestare l'accelerazione (frenata) istantaneamente. Inizia a rallentare dalla velocità di 50 m / se fino a raggiungere la velocità zero.

Ecco una simulazione. Il modello "corpo" è molto approssimativo, ma dimostra l'effetto. Come sappiamo, sperimentiamo un effetto simile quando il treno inizia a rallentare.

Ho preso il "corpo in movimento" "modello da qui: http://en.wikipedia.org/wiki/State_space_representation#Moving_object_example

Anche se sono davvero in ritardo per la partita, vorrei intervenire dicendo che nel corso dell'implementazione dei sistemi di controllo dei veicoli a guida automatica (veicoli a guida cablata con percorsi prestabiliti), ho avuto occasione di guidare veicoli sperimentando le loro curve di accelerazione e decelerazione; una cosa ho notato è che il corpo umano (beh, il mio in particolare, ma presumo che gli altri siano simili) è notevolmente sensibile ai cambiamenti nell'accelerazione . Se la velocità del veicolo viene ridotta linearmente fino a zero, la decelerazione sarà regolare fino a quando la velocità non raggiunge lo zero, dopodiché quasi non importa quanto sia lenta la decelerazione o quanto lentamente il veicolo stava viaggiando quando si è fermato , il cambiamento di decelerazione da diverso da zero a diverso da zero sarà percettibile. Distribuire la variazione di decelerazione su 1/10 di secondo potrebbe non influire in modo visibile sul movimento della macchina (se una macchina decelera in modo uniforme a 10 mm / sec / sec, viaggerà solo di 0,05 mm negli ultimi 100 ms; la curva di decelerazione non aggiungerà nemmeno 0,05 mm alla distanza totale di viaggio) ma può avere un effetto notevole su come si sente la corsa.