Un hombre de 70kg se encuentra sentado sobre una pista de hielo con una escopeta en las manos. Dispara un proyectil de 60g horizontalmente hacia adelante a una velocidad de 1000m/s. ¿Qué distancia resbalará el hombre hacia atrás si el coeficiente de rozamiento dinámico es 0.15?
Dividimos este problema en dos partes:
Como antes de producirse el lanzamiento, tanto el hombre como la bala dentro de la escopeta están detenidos, la cantidad de movimiento total será cero. Justo después del disparo, pero antes de que el rozamiento tenga tiempo de aparecer, la cantidad de momento seguirá siendo cero, pero ahora tendrá dos contribuciones: el momento de la bala, ; y el momento del hombre que retrocede, . Por lo tanto, la conservación del momento nos proporciona la ecuación
cuya solución es
Por lo tanto, el hombre comienza a retroceder a una velocidad de 0.85m/s hacia atrás.
En la segunda fase del problema, el hombre desliza hacia atrás frenado por la fuerza de rozamiento
donde N es la fuerza normal de contacto contra el suelo. Como el hombre no atraviesa el hielo, la fuerza normal compensa exactamente su peso, . Metiendo esto en la segunda ley de Newton,
es decir, la aceleración será
. Debe notarse que hemos puesto signo positivo a la fuerza de fricción ya que el movimiento se realiza hacia atrás: la fuerza de fricción siempre tiene el signo contrario a la velocidad.
Por lo tanto, tenemos un movimiento uniformemente desacelerado, cuyas ecuaciones son
El hombre se detendrá en el momento en que la velocidad sea cero, , lo que nos permite encontrar el tiempo,
La posición del hombre en este instante se obtiene simplemente substituyendo el valor del tiempo en la ecuación de la trayectoria,
Teniendo en cuenta la ecuación (2) tenemos
Es decir, el hombre retrocederá un poco menos de 25cm.