La última sacudida al parar

Interior de un autobús

Todos sabemos que, viajando en autobús (de hecho, en cualquier transporte, pero en los coches privados uno no puede ir de pie), si uno no tiene la suerte de conseguir un asiento, hay que agarrarse bien para no caerse. Las inclemencias del tráfico, las curvas y la frenada ante cualquier parada provocan sacudidas en el interior del vehículo, que si uno no se sujeta firmemente pueden llevarte al suelo.

A estas alturas, todos deberíamos saber ya por qué ocurren ese tipo de sacudidas. Tiene que ver con las aceleraciones, es decir, los cambios de velocidad (y de dirección): nosotros tendemos a seguir en linea recta y velocidad constante, en ausencia de fuerzas. Si el autobús cambia de velocidad, necesitaremos un punto de apoyo que nos transmita la fuerza necesaria para que sigamos la misma aceleración que la carrocería.

Sin embargo, hay un tipo de sacudidas que no sigue exactamente este patrón. Es más, diría que cuando se produce, coge desprevenida a la mayoría de la gente (sobre todo, a personas mayores, para qué nos vamos a engañar).

La película es más o menos la siguiente. Suponemos a la señora María, que vuelve a casa después de una sesión de Aqua Gym para jubiletas, como ella misma se llama. Ha ido todo el viaje sentada, así que – listita ella – no ha tenido problemas con las sacudidas. Tan sólo se levanta doscientos metros antes de su parada, de forma que le dé tiempo de sobras para solicitar la parada y acercarse a la puerta.

Cuando nota que el conductor empieza a frenar para depositarla frente a su parada, experimenta la sensación de irse hacia adelante. Como su nieto le ha explicado algo de física, sabe que es porque sus maltrechos huesos tienden a conservar la velocidad anterior, mientras que el autobús está frenando.

No hay problema, sabe que simplemente apoyándose contra la barra que tiene justo delante de ella puede sostenerse. Sin embargo, cuando el autobús finalmente se detiene, le sorprende una sacudida inesperada hacia atrás. Según lo poco que comprendió de la explicación de su nieto, eso no cuadra. ¿Por qué ocurre?

Un autobús

Para entender por qué pasa, os propongo un experimento. Tomad una bandeja alargada, con las paredes lo suficientemente altas como para poder llenarla con un dedo de agua sin que se derrame.

Una vez hecho esto, inclinad ligeramente el recipiente, de forma longitudinal. Es decir, bajad unos centímetros uno de los lados cortos, levantando el opuesto.

Después, bruscamente (pero con cuidado de no salpicar), invertid la inclinación. Es decir, subid el extremo que estaba abajo, y viceversa. ¿Qué le pasa al agua? Si lo habéis hecho bien, veréis como se forma una especie de ola que va desde el extremo que ha subido hasta el que ha bajado.

Si fuerais una gota dentro del agua, esa especie de ola se notaría como una simple sacudida hacia el lado que bajaba. ¿Verdad? Pues eso es exactamente lo que ocurre en el autobús.

Al frenar, el autobús se inclina hacia adelante. El morro baja y el rabo sube. Es algo que ocurre en todos los vehículos que tienen suspensión. Lo habréis notado en vuestros coches particulares, y creo que ya hemos explicado alguna vez en este blog por qué ocurre (pero, si no os acordáis, pedid y se os explicará de nuevo, vuestros deseos son ordenes sugerencias).

Cuando el autobús se detiene finalmente, las suspensiones devuelven rápidamente la orientación normal. Al hacerlo, ocurre lo mismo que con la cubeta de agua: una sacudida hacia atrás.

El mayor peligro de esta sacudida es que uno no se la espera. Sobre todo, porque durante la frenada en si los pasajeros adoptan una postura que les impida irse hacia adelante, así que la sacudida hacia atrás les toma a contrapié. Es cuestión de recordarlo y prepararse con tiempo.

¿Hay alguna forma de evitarlo? La forma más sencilla sería no poniendo suspensiones. Pero creo que, en ese caso, nos quejaríamos todos de otras cosas. A parte de eso, la única solución es frenar suavemente, lo cual implica mayor anticipación. Y, sobre todo, liberar presión del pedal a medida que nos acercamos a la detención total, de forma que la carrocería vaya recuperando paulatinamente su orientación normal, no de golpe al final.

De hecho, lo dicho ocurre en cualquier tipo de vehículo. He puesto el ejemplo del autobús porque, al ser más largo, el efecto se nota mucho más. En un coche la sacudida se nota, pero debido a la escasa distancia con las ruedas, se nota más en sentido vertical que hacia aras.

Y, sobre todo, como en los coches particulares no viajamos de pie, ¿verdad?…. ¿¿Verdad??

Fotos | Jlmaral, Jaume

  • busgosu

    Buena explicación!! De hecho, ante una frenada de emergencia, uno de los síntomas de que se ha frenado bien (vamos, que no se ha soltado algo de presión sobre el freno) es que al quedar detenido, el culo queda levantado de forma que al soltar el freno baja.

  • menos_16

    Recuerdo que esto fue lo primero -relativo a la conducción- que le pregunte a mi profesor de auto escuela. ¿Por qué el coche me pega un golpe cuando termino de frenar?. Y lo recuerdo porque no me lo quiso explicar, para prevenir que levantara el pie confiadamente y le diéramos alguna colleja accidental al coche de delante.

    – Todavía no te quiero enseñar eso.- Me dijo.

    • Jaume

      Eso, o que no sabía el motivo :p

  • cafeina

    No estoy de acuerdo con esta teoría, Jaume 🙂

    El efecto rebote también sucede en metros y trenes, que no tienen ese movimiento vertical debido a la suspesión.

    Pienso que es debido al cambio en la deceleración: mientras el vehículo está frenando, dicha frenada es constante. Por ejemplo, si llevásemos un péndulo veríamos que adquiere un ángulo con la vertical y se queda ahí estático. Si la frenada finaliza de forma abrupta, la deceleración disminuirá hasta 0 (detención) y el péndulo recuperará la vertical partiendo de una velocidad lineal de 0 y con una aceleración derivada de la fuerza de la gravedad. O sea que cuando llegue a la vertical, la pasará y se inclinará hacia el otro lado. Es lo que nos pasa en el autobús.
    En cambio si la parte final de la frenada se hace soltando el freno progresivamente (cuanto menor es la velocidad, menos fuerza hace falta aplicar al freno) el péndulo irá bajando hasta la vertical poco a poco, quedándose en la vertical justo cuando el vehículo se ha detenido y justo cuando hemos levantado completamente el pie del freno.
    Eso siempre que el terreno sea llano. Si estamos en una pendiente ascendente, simplemente NO pisamos el freno y la gravedad irá deteniendo el vehículo, hasta que llegado el momento en que nos detengamos tendremos que pisar el freno para no retroceder. Si lo hacemos JUSTO cuando la velocidad es 0, el péndulo no se moverá ni un milímetro. Si nos retrasamos se irá hacia atrás un poco, si nos adelantamos se irá hacia adelante.

    Un saludo

    • Jaume

      Cafeína, suspenso en física! (Te lo digo yo que he sido profesor en la licenciatura).

      El péndulo es un mal ejemplo. Al decelerar, no está en su posición de equilibrio, sino desviado. Por eso oscila cuando acaba la (des)aceleración.

      El caso es diferente. La sacudida en el vehículo se nota aunque uno sí esté en la posición de equilibrio.

      Y, como dije, el experimento es fácil. Montante en un vehículo sin suspensión y lo comprobarás. Por ejemplo, en un carrito de supermercado.

  • cafeina

    Hola Jaume.

    Mientras el vehículo está frenando (aceleración negativa constante) el péndulo NO está vertical, sino inclinado hacia adelante (formando un ángulo distinto de 0º con la vertical). Me parece que me expliqué mal antes.

    Y la sacucida tb se nota en vehículos sin suspensión, como el metro o los trenes.

    • Jaume

      Suspenso también en comprensión lectora y cultura ferroviaria :p

      Los metros y trenes sí tienen suspensión. Y muy buena. Sino, ¿cómo iban a oscilar sobre la vía? ¿Nunca has ido en uno?

      Que no esté en la vertical es exactamente lo que decía yo: no está en el punto de equilibrio.

  • cafeina

    Cierto, tiene suspensión, pero no funciona igual que la de un autobús: cuando frena no baja la parte delantera y sube la trasera, precisamente porque tiene varios ejes.

    El péndulo forma un ángulo con la vertical mientras el vehículo desacelera, y lo que trato de explicarte es que no oscila cuando se detiene la desaceleración si la desaceleración se produce de forma progresiva.
    Por ejemplo, imagínate un vaso de agua lleno hasta el borde. Si aceleramos de golpe el líquido se caerá por detrás, pero si aceleramos progresivamente no se caerá nada. Lo mismo pasa con el péndulo en la frenada. Si es progresiva no habrá oscilación, sino que se parará en la vertical.

    • Jaume

      Haz una cosa: ve a una estación de metro, quédate en la punta (donde para la cabeza) y mira fijamente el techo del primer vagón al detenerse (y, por cierto, cada vagón se comporta como si tuviera dos ejes únicamente, ya que los “trolleys” sólo van unidos al vagón por el centro).

      Cuando vuelvas, discutimos.

  • cafeina

    Hay trenes que tienen los ejes entre vagones… ¿en esos no hay sacudida al acabar la frenada?

    Prueba con el vaso lleno de agua. Verás cómo en una frenada progresiva no se cae nada, ni hay sacudida hacia atrás.

    • Jaume

      Prueba con el vaso lleno de agua. Verás cómo en una frenada progresiva no se cae nada, ni hay sacudida hacia atrás.

      ¿Y en qué lugar del artículo se contradice eso?

      Lo único que digo es que tu forma de explicarlo es incorrecta. Por lo menos si se compara con lo que aprendí durante cuatro años en la carrera de Física y alguno más en el doctorado…

  • cafeina

    No lo contradices, pero eso es equivalente a la sacudida que se menciona en el artículo, y sin embargo no lo has refutado en ninguna de tus respuestas.
    Estoy de acuerdo en que la caja del vagón baja un poco en la parte delantera y sube un poco en la trasera cuando el tren frena, pero esa no es la razón de la sacudida: son movimientos en ejes distintos y la distancia que recorre en el vertical no la considero relevante. Siguiendo ese mismo razonamiento en el punto central del autobús no habría movimiento vertical alguno (si delante sube y detrás baja: en medio se mantiene, no?).
    Tú aludes siempre a la subida y bajada de suspensión del vehículo. Yo considero que la teoría del péndulo y del vaso de agua también se aplicarían en un vehículo sin suspensiones, es por eso que la creo más acertada.

    • Jaume

      A eso ya hace rato que te he respondido.

      El péndulo oscila después de la frenada porque su posición de equilibrio cambia. Y es obvio que oscilará más si el cambio en la aceleración es brusco que si no.

      Eso no es aplicable al caso que estamos estudiando. Un objeto dejado en el suelo no ve su punto de equilibrio alterado (porque está en lo que se llama equilibrio indiferente). Son fenómenos diferentes.

  • cafeina

    Las personas no somos objetos en el suelo, sino que estamos en equilibrio sobre él.
    Cuando vas en autobús y éste frena, si queremos mantener el equilibrio estando de pie y sin sujetarnos tendremos que inclinarnos hacia atrás (si miramos en la dirección del vehículo, se entiende). Si el chófer deja de frenar, nos encontraremos en una situación de desequilibrio y para enderezarnos daremos un paso atrás.
    Lo mismo sucedería en un tren cuyos ejes estén situados entre vagones, como el talgo.
    La clave está en que nosotros mismos provocamos esa sacudida al intentar mantenernos en equilibrio y la fuerza longitudinal que recibimos del vehículo se cancela abruptamente: otro ejemplo, el autobús acelera y para no caerte hacia atrás te inclinas hacia adelante; cuando el autobús deja de frenar recuperas la vertical dando un paso adelante.

    • Jaume

      Esta misma mañana mi mochila, tranquilamente depositada en el suelo en el tren de Barcelona (linea roja, para ser mas exactos), se ha caído hacia atrás debido a la sacudida comentada.

      ¿Sugieres que mi mochila se ha provocado ella misma la caída al intentar sujetarse?

      Por favor, antes de seguir con esta conversación, observa la realidad un poquito.

  • cafeina

    Tu mochila hizo de péndulo: al acabar la frenada volvió a recuperar la posición inicial pero con la inercia se pasó del punto de equilibrio.

    Si en vez de una mochila hubiese sido una persona, no se habría caído hacia atrás porque hubiese dado un paso para reequilibrarse.

    • Jaume

      Incorrecto de nuevo.

      La mochila estaba donde estaba desde que yo la puse con el metro aún parado. Durante el trayecto no se movió, luego estaba en la posición en la que, en parado, se mantendría derecha. Fue la sacudida creada por las suspensiones la que la tiró.

      Si no te lo crees, francamente me da igual. Me has dado ya al menos cuatro argumentos, todos ellos incompatibles entre si. Sugiero que es el momento de terminar esta discusión llegando al acuerdo de que no nos vamos a poner de acuerdo.

      Lo bueno de la física es que no depende de opiniones personales. Los ejemplos en que puedes experimentar cosas similares por ti mismo están ahí, si quieres los haces, sino no.

  • cafeina

    Yo me creo todo lo que dices, y la explicación que le encuentro es ésa. No digo que la mochila fuera resbalando ni que se moviera de un lado a otro como loca, digo que la supresión repentina de la fuerza de frenado hizo que se balanceara hacia atrás y se cayera.
    Los cuatro argumentos incompatibles se resumen en uno solo: el del péndulo.
    Tú insistes en la suspensión, yo te repito que hay trenes cuyos vagones no pendulean atrás y adelante porque los ejes sobre los que viajan están entre vagones.
    Creo que me expreso con claridad, pero ya veo que no vale de mucho.
    Habrá que llamar a los cazadores de mitos!

    • Jaume

      Te repito por milésima vez que, desde el punto de vista Físico, el ejemplo del péndulo no es equivalente a lo que explica el artículo. La cantidad de veces que lo expliques no cambiará mi entendimiento; porque ya entiendo lo que dices, y repito que, con la Física en mano, es incorrecto.

      Lo del péndulo se explica básicamente porque la posición de equilibrio de un péndulo se desplaza cuando está en un sistema de referencia no inercial (es decir, cuando sufre aceleración). Este es, groso modo, el fundamento de la mayoría de acelerometros. Si la aceleración cambia bruscamente, la posición de equilibrio cambia bruscamente; y dada la tendencia del péndulo a volver a su posición de equilibrio, y después oscilar a su alrededor, se mueve hacia allí.

      En cambio, en la sacudida al final de una frenada brusca no ocurre nada de eso. Incluso una maleta en el suelo, totalmente apaisada, puede llegar a pegar un “saltito”.

      Al contrario que otra gente, no me gusta hablar de lo que no conozco de primera mano, así que no voy a entrar lo que ocurre en trenes talgo con un sistema de anclaje de ruedas diferente. No sé decirte si basculan tanto o no. Pero si no lo hacen, la sacudida de la que habla el articulo no ocurrirá, eso está claro.

      Sobre tus historias incompatibles, hagamos resumen:

      – Comentario 6, aseguras que ningún tren ni metro tiene suspensión.

      – Comentario 8, vale tiene suspensión, pero no “sube y baja” (algo totalmente falso, como puede comprobar si vas a una estación de metro).

      – Comentario 14, la sacudida la causamos nosotros por adoptar una postura diferente.

      – Comentario 16, no, no era eso, la mochila hacía de péndulo.

      A mi me parecen comentarios contradictorios.

      Te invito a que realices el experimento con agua que se menciona en el artículo, únicamente “subiendo y bajando extremos”. ¿Has realizado alguna de las comprobaciones experimentales que te he ofrecido?

      En fin, yo creo que el resto de internautas ya tienen suficiente de esta discusión infantiloide de “tengo razón y voy a decir cualquier cosa para demostrarlo”.