A resposta é um pouco mais matizada do que um simples sim ou não, mas para a maioria dos ciclistas a distância de parada aumenta com a massa. Permita-me explicar como:

Podemos usar o teorema da energia de trabalho para escrever a distância $ x $ que um objeto viajando na velocidade $ v $ exigirá se uma força $ F $ for aplicada em oposição a $ v $: $$ \ begin {align} W & = \ Delta K \\ -Fx & = 0 - {1 \ over 2} mv ^ 2 \\ x & = \ frac {m v ^ 2} {2F} \ tag {distância geral de parada} \\ \ end {align} $$

Assim, você pode ver que, em geral, a distância de parada é proporcional à massa. No entanto, para objetos que usam fricção (como carros e bicicletas) entre o objeto e o solo para parar, a força máxima que você pode obter do atrito também é proporcional à massa do objeto: $ F_ {max} = \ mu mg $ onde $ \ mu $ é o coeficiente de atrito e $ g $ é a aceleração gravitacional. Colocar a força máxima na distância de parada resulta na distância de parada mínima :

$$ x_ {min} = \ frac {v ^ 2} {2 \ mu g} \ tag {distância mínima} \ label {x_min} $$

Esta distância mínima de parada é independente da massa. Quando você aplica os freios, (normalmente) um compasso aplica uma força à roda. Essa força depende da força do freio, da localização do compasso e de muitos outros detalhes de engenharia. Não depende da massa total do objeto, então $ m $ não cancelará a distância de parada.

resumo

1. Todas as outras coisas sendo iguais (incluindo a força com que você aplica os freios), a distância de parada é proporcional à massa.
2. Há uma distância de parada mínima atingível, que é independente da massa.

Editar:

Um exemplo pode esclarecer alguma confusão nos comentários. Imagine dois ciclistas, o "minúsculo Tim" e o "big Bob". Ambos estão em bicicletas idênticas, mas Bob tem mais massa do que Tim. Eles se aproximam de um sinal de parada e desejam parar completamente com a mesma velocidade inicial: Como Bob tem mais massa, ele terá que aplicar os freios com mais força do que Tim, ou seja, gerar uma força maior, se desejar parar na mesma distância. No entanto , o peso extra de Bob gera mais atrito disponível com o solo e, portanto, sua força de parada máxima disponível é maior do que a de Tim.
Se ambos precisarem parar na distância mínima , eles devem aplicar uma força de frenagem até o máximo permitido pelo atrito entre o solo e as rodas. Se continuarem a correr, correm o risco de patinagem das rodas, o que aumentará a distância de travagem. Assim, a distância mínima de parada de Bob é igual à de Tim porque sua força máxima disponível é proporcionalmente maior (por exemplo, se ele tiver o dobro da massa, ele terá o dobro da força de frenagem máxima antes que suas rodas escorreguem).

Isso depende de qual é o fator limitante na distância de parada antes de alterar a massa.

Se você pudesse dizer que o fator limitante era o coeficiente de atrito entre os pneus e a estrada (frenagem forte a ponto de escorregar), isso permaneceria relativamente inalterado com o aumento da massa e você teria um desempenho de frenagem semelhante.

Mas eu suspeito que mais paradas de bicicleta são limitadas pela eficácia ou técnica do freio.O aumento da massa tornará a eficácia do freio pior (força de parada semelhante, mas maior energia cinética para dissipar).Não sei o suficiente para especular se uma técnica ruim é ajudada ou exacerbada por uma bicicleta mais pesada.

A força que os freios podem aplicar à roda depende apenas das características de atrito da interface freio-roda, da força dos dedos do piloto e da vantagem mecânica proporcionada pelo sistema de frenagem.Tudo isso é independente da massa que está sendo carregada pela bicicleta.

Assim que isso, em vez do atrito entre os pneus e a estrada, se tornar o fator limitante, o peso aumentado aumentará a distância de parada.Para dar um exemplo absurdo, se você estiver andando de bicicleta com mil toneladas de estrelas de nêutrons em sua mochila, nada do que fizer com seus freios irá atrasá-lo em qualquer quantidade apreciável.

Aqui está uma resposta prática.Se você puder fazer seus pneus derraparem, a massa não afeta a distância de parada.Essa é outra maneira de dizer que o fator limitante é o atrito da estrada / pneu.Assim, a força máxima de parada aumenta proporcionalmente com a massa e equilibra a equação F = ma.A maioria das pessoas pode fazer seus pneus derraparem se os freios forem ajustados / mantidos / funcionando corretamente.Você apenas terá que apertar com mais força.A menos que você seja muito pesado e / ou tenha mãos relativamente fracas, provavelmente você pode travar os freios.Observe que você não deseja realmente travar seus freios, porque o coeficiente de atrito estático geralmente é um pouco maior do que o coeficiente de atrito deslizante.

Sim, a massa de uma bicicleta (incluindo seu ciclista) afeta a distância de parada se a velocidade do ar da bicicleta for significativa. Em particular, mais massa pode afetar a distância de parada visivelmente quando o ciclista enfrenta um forte vento contrário.

Vejamos alguns valores típicos para bicicletas de estrada mais antigas:

• Massa da bicicleta mais ciclista = 90 kg
• Melhor desaceleração de frenagem, em piso seco, plano = 0,55 g = 5,4 m / s²
• Resistência ao rolamento a 12 mph = 35 W (proporcional à velocidade)
• Resistência ao vento a 12 mph com velocidade do ar = 35 W (proporcional ao cubo da velocidade do ar)
• 12 mph = 5,45 m / s

Sem vento contrário, a 12 mph, vamos comparar a resistência do vento (em W) à potência de frenagem (também em W). Neste cenário, a resistência do vento é insignificante em comparação com a potência de frenagem:

• Resistência ao vento = 35 W.
• Potência de frenagem = 90 kg * 5,4 m / s² * 5,45 m / s = 2.650 W.

Sem vento contrário, a 30 mph, vamos repetir a comparação. Neste cenário, o efeito do aumento da massa torna-se dificilmente mensurável:

• Resistência ao vento = 35 W * ((30 mph) / (12 mph)) ³ = 550 W
• Potência de frenagem = 2.650 W * (30 mph) / (12 mph) = 6.620 W

Com vento contrário de 18 mph, a 12 mph:

• Resistência ao vento = 35 W * ((30 mph) / (12 mph)) ³ = 550 W
• Potência de frenagem = 90 kg * 5,4 m / s² * 5,45 m / s = 2.650 W.

Com um vento contrário de 18 mph, a 30 mph:

• Resistência ao vento = 35 W * ((48 mph) / (12 mph)) ³ = 2.240 W
• Potência de frenagem = 2.650 W * (30 mph) / (12 mph) = 6.620 W

Assim, com um vento contrário de 18 mph, cerca de 1/6 - 1/4 da desaceleração é o resultado da resistência do vento.Se a combinação bicicleta / piloto de Big Bob for duas vezes mais massiva que a combinação bicicleta / piloto de Tiny Tim, eu esperaria que a distância de parada de Tiny Tim fosse um pouco mais curta do que a distância de parada de Big Bob quando enfrentando ventos contrários.(Seria vários por cento mais curto, mas espero que Big Bob tenha mais área transversal do que Tiny Tim. A maior resistência do Big Bob ao vento poderia compensar cerca de 3/5 - 2/3 da vantagem de Tiny Tim de sua massa inferior.)

Para leitura adicional (e fontes para a maioria dos "valores típicos"), consulte Ciência da bicicleta do Prof. David Gordon Wilson.

Depende de 3 coisas:

1. Com que força você consegue frear (quanto atrito entre o freio e a roda)?
2. As rodas patinam (quanto atrito entre o pneu e o solo)?
3. O motociclista passa por cima do guidão?

Do as rodas derrapam (quanto atrito entre o pneu e o solo)?

Assumindo freios suficientemente fortes (e talvez quaisquer freios legais sejam suficientemente fortes, por exemplo, em algumas jurisdições, os freios devem ser fortes o suficiente para derrapar a roda traseira), a segunda opção acima (ou seja, atrito do pneu no solo) freqüentemente parece ser o fator limitante. Então a distância é (teoricamente) independente da massa - quanto mais pesada a bicicleta, maior o atrito (de acordo com a primeira lei de Amontons), portanto, a massa se cancela para que a distância mínima seja independente da massa - - porque com uma massa maior você precisa de mais força de parada, mas tem correspondentemente mais atrito.

A primeira lei de Amontons é apenas uma aproximação (mas talvez uma boa), que você pode querer verificar com experimentos do mundo real (pneus, pesos, superfícies de estrada diferentes).

DE o cavaleiro passa por cima do guidão?

No entanto, acho que, assumindo bons freios, a roda dianteira geralmente não patina (e a roda traseira sim, se o freio traseiro for aplicado) porque com qualquer desaceleração o peso aparente se move para a frente, da roda traseira para o frente.

E assim a bicicleta irá parar e o ciclista não (então o ciclista irá passar por cima do guidão); ou a bicicleta vai pescar se o freio traseiro for aplicado (a frente para enquanto a traseira derrapa).

Portanto (assumindo uma frenagem suficiente) o que realmente importa é a posição do motociclista: o motociclista deve estar abaixado e o mais para trás possível durante um freio de emergência - de modo que seu centro de massa fique o mais atrás da roda dianteira possível.

imagem de Como travar de bicicleta

Já que poucos pilotos freiam com tanta força, como eles ainda passam por cima das barras? Aqui está o que parece acontecer com a maioria dos ciclistas que passam por cima das barras: se os ciclistas não se apoiarem no guidão, seu impulso os empurrará para frente sobre o guidão conforme a bicicleta desacelera. (Imagine ser um passageiro em um carro sem cinto de segurança enquanto o motorista freia com força.)

Para evitar isso, Hahn na foto acima se apoia no guidão e trava os cotovelos. Ele mudou seu peso o mais para trás possível. Você pode ver o selim de sua bicicleta sob sua barriga. Com essa técnica, ele não "ultrapassou as barreiras". E se a roda traseira da sua bicicleta levantar, isso acontece devagar o suficiente para que você possa contrariar soltando ligeiramente a alavanca do freio dianteiro.

Teoricamente, se as posições dos pilotos forem iguais, uma bicicleta mais pesada pode parar melhor (derrapar ou capotar com menos facilidade) porque isso diminui o centro de massa da combinação piloto + bicicleta; na prática, duvido que esse seja um efeito grande / importante, porque um piloto é um pouco mais pesado (e mais alto) do que qualquer bicicleta.

Outra maneira pela qual a massa pode afetar a frenagem é que a frenagem excessiva pode (excesso de calor) queimar o freio - mas acho que isso é incomum e tende a acontecer apenas em uma longa descida, por ex. passeio alpino, ou possivelmente com bicicletas de carga ou bicicletas tandem.

ow hard você pode travar

O artigo citado acima diz:

Muito, muito difícil. Descobrimos que, para conseguir a distância de parada mais curta, tínhamos que puxar a alavanca do freio dianteiro com todas as nossas forças. Testemunhe os músculos protuberantes do testador em seu braço direito [...] Quando paramos, o cheiro de pastilhas de freio queimadas pairou no ar. Após 21 manobras de frenagem de emergência em pleno funcionamento, o Aheadset da moto de teste desenvolveu jogo [...]

Talvez isso seja típico de bicicletas de estrada (de corrida), que são otimizadas mais para ir do que para parar.Minha experiência é com freios a disco hidráulicos (que são mais comuns do que freios de aro em bicicletas de carga, tandems, mountain bikes, bicicletas de turismo), que parecem que podem parar um caminhão (ou pelo menos, parar a roda dianteira sem muito esforço, eportanto, requer um pouco de cuidado em seu uso).

quando paramos uma bicicleta, convertemos sua energia cinética (energia devido ao movimento) em calor devido ao atrito dos freios, agora a energia cinética depende da massa (1 / 2mv ^ 2) portanto, aumentar a massa aumenta a energia cinética e, portanto, a distância de parada deve AUMENTAR, assumindo que uma força de frenagem constante é aplicada, porque a quantidade de energia que ela precisa para dissipar é maior, considere uma explicação mais intuitiva: imagineque a mesma força dos freios agora é aplicada nos pedais de uma bicicleta com mais massa, demoraria mais para atingir a mesma velocidade de uma bicicleta com menor massa. Da mesma forma você poderia concluir com relação à desaceleração, felicidades.

Você tem uma ótima resposta teórica do CMS.

A parada de trabalho necessária é proporcional à massa. A distância até a parada é proporcional à força.

Existem dois coeficientes de atrito coeficientes de atrito: estático e cinético. A estática é maior e ocorre quando você não está derrapando. A frenagem máxima é aplicar pressão suficiente para evitar que os pneus derrapem. Nem um pouco os freios podem aplicar força suficiente para fazer o pneu derrapar. A maioria dos bons freios de bicicleta pode derrapar um pneu.

Atrito como $ F_ {max} = \ mu m g $ onde $ \ mu $ é o coeficiente de atrito e $ g $ assume uma borracha e uma estrada ideais. Na prática, se você dobrar a massa, a força de frenagem pode não dobrar totalmente. As propriedades da borracha podem degradar. Na faixa de peso normal do piloto, como 120 lb - 200 lb, os pneus de borracha são quase ideais. Você não pode estender isso para 2.000 libras, pois o pneu se torna altamente deformado e pode nem mesmo suportar o peso.

O outro fator em uma bicicleta é levar o pneu dianteiro ao máximo de fricção, o que normalmente significaria sair do topo. Se você adicionar o peso baixo, você pode chegar mais perto do atrito máximo na roda dianteira.

A frenagem em si cria uma força. Os pneus dianteiros recebem mais força para baixo e os traseiros mais. Seria linear em uma bicicleta ideal. Acho que a frenagem máxima seria peso zero na parte traseira (o negativo seria sair por cima). E isso precisaria ocorrer bem no atrito máximo do pneu dianteiro.

Acho que a resposta teórica do CMS está correta, mas presume uma bicicleta ideal e borracha / estrada ideal.

Na prática, um piloto mais pesado demorará mais para parar.