El invento de la rueda (3)

La rueda delantera de este antiguo Dodge está girada para tomar una curva

Hasta ahora hemos visto que la rueda no sólo neutraliza el problema del rozamiento con el suelo, sino que además se aprovecha de él para acelerar y frenar nuestros vehículos. Pero no todo ahí, sino que también la fricción es imprescindible para conseguir dirigir el coche.

Todos sabemos cómo se consigue que el coche tome una curva: el conductor gira el volante, las ruedas delanteras cambian de orientación, y el vehículo empieza a desviarse tal. Pero, ¿por qué un cambio de orientación de las ruedas provoca el giro del coche? Para que algo gire, debe aplicársele una fuerza lateral, ya que según el primer principio de Newton (o ley de la Inercia), cualquier cuerpo sobre el que no haya ninguna fuerza neta continuará moviéndose en linea recta. De nuevo, la responsable de que exista dicha fuerza lateral es la fricción con el suelo.

Recordemos el principio por el que funciona una rueda. El punto de contacto entre el neumático y el terreno debe permanecer quieto, sin deslizarse. Para que sea así, la zona de la rueda en contacto con el suelo va cambiando a medida que ésta está rondando. Si el conductor ha girado el volante, pongamos que a la derecha; al avanzar la rueda inclinada el nuevo punto de contacto estará un poco más a la derecha que el anterior.

Siguiendo el giro inclinado de la rueda, la porción de la banda de rodadura que se encuentra en contacto con el suelo intenta desplazarse un poco hacia la izquierda, que es hacia donde se orienta la parte de atrás de la rueda. Pues bien, como hemos en las entradas anteriores, el rozamiento estático siempre se opone a cualquier intento de deslizamiento; lo que supone que la fuerza de fricción en este caso deberá tener una componente hacia la derecha, desviando el vehículo tal y como deseaba el conductor.

En esta moto, el ángulo caster de la rueda delantera es prácticamente de 45º.

Un hecho curioso es que el eje que, accionado por el volante, hace cambiar la orientación de la rueda no es vertical, sin que está un poco inclinado hacia adelante. Esto es así en todos los vehículos, pero mucho más exagerado en las choppers, como la de la foto anterior. El ángulo que forma dicho eje con la vertical se llama ángulo de caster (en inglés, significa ruedita; no está claro cual sería la mejor traducción, así que por el momento lo dejaremos en su nombre original).

Con esta desviación se consigue que las ruedas tiendan siempre a volver a ponerse rectas. Por ese motivo, al salir de un giro pronunciado nos basta con soltar el volante para que éste se enderece, una práctica muy usual enseñada en todas las autoescuelas. Además, de esta forma las ruedas siempre volverán a su posición original tras pasar por cualquier bache que las desvíe. Veamos rápidamente a qué se debe.

Todos sabemos que si aplicamos una fuerza a algo que está sujeto por su centro, lo que pase dependerá de donde se aplique dicha fuerza. Si se empuja justo en el medio, no pasará nada; la sujeción impedirá el movimiento. Pero si se empuja por un extremo, dicho objeto girará al rededor del eje formado por el punto de sujeción. Por ese motivo, por ejemplo, se recomienda Ángulo de casteraccionar el volante cogiéndolo por la rueda exterior, no desde los radios.

Volviendo a la rueda, dado que el pivote se encuentra inclinado, el punto de contacto con el suelo queda por detrás del eje. Esto se puede ver muy claramente en la imagen adjunta (imaginando que el coche mira hacia la izquierda).

Pues bien, teniendo en cuenta lo anterior, la misma fuerza lateral sobre la rueda que hace girar al vehículo, también hará girar la propia rueda al rededor del eje de dirección, recuperando la orientación original.

Hasta ahora siempre hemos supuesto que el punto de contacto no se desliza sobre el pavimento. De hecho, veremos más a delante que es crucial para que todo ésto funcione. En la próxima entrada veremos que, para que no haya deslizamiento al tomar curvas, el giro de las ruedas motrices debe estar muy bien coordinado.

Fotos | bjornmeansbear, Spicy Bear
En Circula seguro | La importancia del alineado de las ruedas