Hace una semana, cuando hablaba de la angustia que supone notar alguien demasiado cerca de nuestro parachoques trasero en plena marcha, el usuario y lector safedriver hacía un intrigante comentario, que reproduzco parcialmente:

No sé vosotros, pero yo he hablado con unos cuantos conductores que creen que si se golpean contra el coche de delante el daño será mucho menor si el espacio que hay entre ellos es más pequeño.

Esta afirmación me resultó algo chocante (al igual que a otros comentaristas de Circula seguro), por lo que decidí armarme con una libreta y echar unos cuantos cálculos haciendo uso de la Física y ver que sale. Esta vez, os voy a ahorrar los detalles de los cálculos, que son muy tediosos, no sufráis; me limitaré a hacer una explicación teórica sencillita y poner unas cuantas gráficas.

En realidad, prácticamente todo el mundo estudia en secundaria los conceptos necesarios para resolver este tipo de situaciones. Aceleración, movimiento rectilíneo uniformemente acelerado,... ese tipo de cosas. Empecemos por establecer los parámetros del problema.

Tenemos dos vehículos que viajan a la misma velocidad inicial a cierta distancia entre si. En un momento dado, el que va delante pisa el freno. El segundo vehículo demora un segundo (tiempo de reacción) en realizar la misma acción. Las gráficas que adornan el artículo muestran las trayectorias de los dos vehículos durante la situación descrita. Cada vehículo inicialmente viaja a 50km/h. La gráfica anterior supone que la separación inicial es de 30m, suficiente para evitar la colisión. En la que sigue unas líneas más abajo, la distancia inicial de 10m no permite evitar el choque.

Por simplicidad, que ambos coches consiguen reducir su velocidad al mismo ritmo. Es decir, con la misma aceleración; en este caso deceleración. Por lo tanto, la distancia de frenado será idéntica para ambos vehículos. Con la diferencia que el segundo vehículo avanza durante el tiempo de reacción sin haber reducido. Esta distancia extra, como todos sabéis, recibe el nombre de distancia de reacción.

Si esta distancia de reacción es mayor que la distancia de seguridad que guardaba el coche de atrás, entonces no habrá problema. Si es menor, la colisión por alcance será inevitable. Ojo, en una situación real el segundo conductor podría intentar evitar el alcance pisando los frenos aún más fuerte… pero eso no siempre es posible, no todos los vehículos tienen la misma capacidad de frenado.

Vamos a ponernos en la peor situación y supongamos que se produce el alcance. Pueden ocurrir de tres formas diferentes: (1) que el choque se produzca antes de que el segundo coche empiece a frenar, (2) que acaezca cuando el segundo coche está frenando, pero antes antes de que el primer vehículo se pare, o (3) que la embestida se produzca contra el primer vehículo ya detenido.

En el primer caso, el primer vehículo habrá perdido algo de velocidad, pero no mucha. Esa diferencia de velocidades será la que determinará los daños producidos en la primera colisión. Por supuesto, la diferencia de velocidades será mayor cuanto mayor sea la deceleración del primer coche. Y, aunque parezca contra-intuitivo, la diferencia de velocidades será menor si la separación inicial es pequeña, ya que la colisión se producirá tan pronto que el primer coches a penas ha frenado.

El segundo caso es el más interesante. En una colisión cuando ambos vehículos están aún en movimiento debemos recordad que ambos vehículos están perdiendo velocidad al mismo ritmo. Por ejemplo, en una frenada poniendo los frenos bastante al límite de los frenos es habitual que cada segundo la velocidad se reduzca en 30km/h. Como el primer coche lleva más tiempo frenando, va algo más lento. Pero los dos pierden velocidad al mismo ritmo, o sea que la diferencia de velocidades será siempre la misma, constante.

Por ejemplo, si ambos coches iban a 120km/h, cuando el segundo conductor empiece a frenar el primero habrá reducido hasta 90km/h, con una diferencia de 30. Un segundo después, el primero habrá reducido hasta 60km/h, mientras que el primero sólo habrá conseguido bajar hasta 90km/h. La diferencia continúa siendo de 30km/h. Y así sucesivamente hasta que el primero se detenga.

Es decir, si el alcance se produce antes de que el primer coche consiga detenerse, entonces la velocidad relativa al impacto siempre será igual. Y esa velocidad relativa dependerá unicamente de la deceleración aplicada (lo fuerte que uno pise el freno) y el tiempo de reacción. Cuanto antes reaccionemos, menos tiempo de ventaja llevará el otro vehículo en la frenada, por lo que la colisión será igual de violenta.

Por supuesto, si la colisión se da cuando el primer vehículo ya está detenido, el segundo habrá tenido cierto margen extra de frenada, por lo que la velocidad relativa de colisión será menor. Todo esto queda representado en la gráfica anterior. Por cierto, si queréis reproducirla o hacer otras versiones, simplemente debéis ejecutar los comandos apropiados en el programa gnuplot. Sólo debéis tener en cuenta que la velocidad se expresa en metros por segundo (50km/h = 14m/s), y que una frenada brusca equivale a perder 30km/h por segundo (aproximadamente 8m/s² en el sistema internacional).

Vemos que lo que, según safedriver, mucha tiene algo de sentido. Si los vehículos van muy juntos, la colisión se produce enseguida, por lo que el primer vehículo apenas habrá cambiado velocidad. Si la distancia es algo mayor, lo suficiente para permitir que el segundo conductor empiece a utilizar los frenos, los daños en la colisión inicial serán los mismos, siempre que la colisión se produzca antes de la detención total. Y mucho menores si se producen después.

Lo que el argumento de safedriver olvida es que si la colisión se produce en movimiento, entonces los vehículos seguramente perderán el control. Y vehículos moviéndose a gran velocidad sin control representan una desgracia en ciernes. Pueden producirse colisiones secundarias que agraven, y mucho, el daño. Pero eso también significa que apenas se ha perdido velocidad, por lo que mantendremos la velocidad crucero pero perderemos el control. Así que sí, los daños de la primera colisión son menores lo que viene después es mucho, mucho peor.

PD. Además, si guardamos la distancia suficiente, podemos evitar cualquier daño.

En Circula seguro | ¿Cómo me lo quito de detrás?
Foto | Warrenski

Hará un par de días, en una divertida tertulia que calentaba las frías tardes de diciembre, surgió el tema de las modas incomprensibles que se extienden entre la población que podríamos llamar garrula. Una de estas tendencias concernía directamente a la seguridad vial, y me gustaría ponerla a debate con todos vosotros.

Concretamente, me refiero a la incipiente costumbre de colocar una pinza sobre el cinturón de seguridad justo antes de uno de sus anclajes (normalmente el que va cerca del hombro) para evitar que esté tan tenso. Una costumbre, por cierto, sobre la que el lector ds19tiburon ya nos avisó en un comentario cuando Josep nos hablaba hace unos meses sobre Cuándo abrocharse el cinturón.

Quiero pensar que, aunque no valoren su vida lo suficiente como para ponerse bien los pantalones, por lo menos no desean que termine de forma inminente y dramática. Por lo tanto, esta extraña actitud debe deberse (valga la redundancia) a la creencia de que, en estado flácido, el cinturón sigue siendo igual de efectivo. Veamos por qué no es así.

Supongo que no descubro nada nuevo si digo que la finalidad del cinturón de seguridad es detener de forma adecuada el movimiento de nuestro cuerpo cuando el vehículo sufre una desaceleración pronunciada, por ejemplo en un accidente. Por el principio de inercia, aunque el vehículo esté perdiendo velocidad rápidamente, nuestro cuerpo tiende a seguir hacia adelante, a la misma velocidad.

En consecuencia, si algo no detiene nuestro cuerpo, lo más probable es que acabemos de bruces contra el salpicadero, el parabrisas. Aunque puede que la respuesta sea obvia, dejadme formular la siguiente pregunta: ¿por qué es malo colisionar con los elementos sólidos de nuestro vehículo?

Todo se reduce a la archiconocida segunda ley de Newton. Viene a decir que la fuerza necesaria para provocar una aceleración (en este caso, deceleración) es igual a la masa del cuerpo en cuestión multiplicada por la aceleración. Es decir, cuanto mayor sea la (des)aceleración, se aplicará una fuerza tanto mayor Las fuerzas elevadas son más bien aciagas, nuestro cuerpo no las soporta muy bien. Tiende a romperse y deformarse.

Si chocamos contra un elemento sólido, por ejemplo el volante, con una diferencia de velocidades grande (el volante se está deteniendo, nuestro cuerpo no), nuestro cuerpo sufrirá la pérdida de velocidad de forma brusca; el espacio disponible para detener el cuerpo se deberá únicamente a la deformación del volante. Y como el volante es sólido, se deformará poco: habrá poca distancia para perder la velocidad, con lo que la aceleración será enorme. En proporción, la fuerza será descomunal, con lo cual el que se deformará será nuestro cuerpo. En definitiva, nos partimos la crisma.

El cinturón de seguridad es diferente en muchos aspectos. Claro, sino no sería un elemento de seguridad. En primer lugar, está diseñado para deformarse. No lo parece a simple vista, ya que las deformaciones que sufre no son elásticas. Si lo fueran (es decir, si volviera a la forma original), entonces al recuperar la forma devolverían al cuerpo toda su energía cinética, lo cual estropearía lo ganado. Este es el motivo por el que es necesario cambiar los cinturones tras un accidente en el que han cumplido con su cometido. Como la deformación plástica se produce a lo largo de mayor distancia, las fuerzas son menores.

En segundo lugar, como el cinturón va ajustado al cuerpo, empieza a actuar enseguida, cuando la diferencia de velocidades entre el cinto y el cuerpo aún es pequeña. Aquí es donde entra la pinza que destensa el cinturón. Si está flácido, no empezará a actuar desde el principio. Como en el caso del volante, colisionaremos contra el cinturón, por lo que hará mucho peor su trabajo.

En tercer lugar, gracias a su anchura, el cinturón dispersa las fuerzas sobre una superficie mayor del cuerpo, disminuyendo en gran medida la presión. Y, además, lo hace sobre las zonas adecuadas y resistentes del cuerpo, directamente sobre el esqueleto: la resistente caja torácica y las crestas ilíacas, los huesos de la cadera que tienen forma de la máquina cortadora de fiambres que vemos en las charcuterías (y que, al retozar con según que mujeres, cortan igual…).

En conclusión, no sólo es de vital importancia que el cinto esté bien tenso, sino que esté colocado de la forma correcta sobre el cuerpo. Y supongo que todo lo dicho es más o menos obvio para la mayoría, pero si no saben ni subirse los pantalones, ¿qué van a saber de cinturones? Quizá estos vídeos pueden ayudarles a ponerse bien el cinto de seguridad...

En Motorpasión | Cómo ponerse el cinturón de seguridad (sin ropa), según Citroën
Fotos | Saaby, Julija…!, Girl Interrupted Eating

Habíamos dejado a medias el análisis, desde el punto de vista de la Física, de la distancia que debe existir entre dos señales de limitación de la velocidad según los preceptos de la Norma 8.1-IC, señalización vertical, de la Instrucción de Carreteras.

En resumidas cuentas, el párrafo concreto de la ley que analizábamos viene a decir que los cambios en el límite de velocidad a lo largo de una carretera no deben producirse de forma tan repentina que obliguen a los conductores a hacer un uso intensivo de los frenos. Como cifra de referencia, el texto legal marca una frenada suave donde la deceleración es de 7km/h/s.

Con estas premisas, logramos estimar la distancia mínima que debe existir entre dos límites de velocidad consecutivos conforme a la ley de Carreteras. Nos basamos en la conocida “espacio es igual a velocidad por tiempo”. En este caso, como la velocidad cambia durante todo el frenazo, nosotros tomamos un valor intermedio como referencia: la media entre la velocidad máxima y la mínima.Con todo esto, logramos obtener la siguiente ecuación general:

Con esta ecuación, fuimos capaces de calcular que, por ejemplo, una señal de 50km/h no debería estar situada a menos de 77,38m de un límite de 80km/h.

Sin embargo, todo esto es cierto en llano. La pendiente puede facilitar la reducción (si es ascendente), o dificultarla. Por lo tanto, si la carretera no es llana, un mismo pisotón sobre el freno provocará resultados muy diferentes. Por ese motivo, la propia norma de carreteras indica que debe tenerse en cuenta el efecto de la inclinación de la rasante.

El motivo de que la pendiente afecte a la deceleración es la gravedad, obviamente. Si la carretera no “aguantara” al coche en su sitio, éste caería hacia el centro de la Tierra con una aceleración igual a g = 9.8m/s². Un pavimento completamente horizontal sostiene a la perfección el vehículo, por lo que este no se mueve.

Si os imagináis un pavimento completamente vertical, entonces la fuerza de contacto con él no sería capaz de compensar para nada la gravedad, por lo que el coche caería con la aceleración de la gravedad normal.

En un caso intermedio, en que el pavimento no esté ni completamente vertical ni horizontal, entonces la fuerza de contacto compensaría solo parte de la fuerza de gravedad. Para ser más exactos, compensaría una parte proporcional a la inclinación de la rasante.

Si recordáis las lecciones de trigonometría, las inclinaciones se medían en senos y cosenos. En concreto, si el ángulo que la carretera forma con la horizontal es (una letra griega, usada normalmente para designar ángulos), entonces la aceleración producida por la gravedad será el seno de dicho ángulo multiplicado por la aceleración normal de la gravedad. Es decir, g sin .

Esta aceleración se sumará o restará a la producida por los frenos, según si la pendiente es ascendente o descendente, respectivamente. Así, pues, para tener en cuenta la inclinación de la rasante, basta con tomar la ecuación anterior y sumar (o restar) la aceleración de la gravedad,

Probablemente, muchos de vosotros habréis oído hablar de pendientes según un porcentaje, en vez de eso tan raro del seno. Ambos conceptos se pueden relacionar: De hecho, si la pendiente no es muy grande, el seno es prácticamente igual a el valor del porcentaje dividido por cien. Es decir, si tenemos una pendiente del 7%, entonces . Para aquellos que tengáis curiosidad, aquí pongo la relación completa entre ambos conceptos,

Veamos unos cuantos números para terminar de hacernos una idea. Supongamos una pendiente del 7%. Si mi memoria no me falla, es la inclinación de referencia para el reglamento, a partir de la cual cambian las normas de preferencia en estrechamientos. Tomando la ecuación anterior, el seno vale 0,0698291, que es prácticamente lo mismo que 0,07 (ya os avisé que sería prácticamente igual, al ser un ángulo relativamente pequeño).

De nuevo, nos ponemos en el ejemplo de una reducción de 80 a 50km/h. En el caso de una pendiente ascendiente, la gravedad ayudará a frenar, por lo que tenemos que sumar las aceleraciones. Como ya hicimos en el día anterior, lo mejor para no confundirnos con las unidades es pasarlo todo al sistema métrico, v_i = 22,22m/s, v_f = 13,89m/s y a = 1,94m/s². Por lo tanto,

Como era de esperar, la ayuda de la gravedad en pendiente ascendente permite hacer la reducción en menor distancia, y por lo tanto las señales podrán estar algo más juntas: 57,24m en vez de 77,38m.

Veamos que ocurre en un descenso. Como la gravedad va a favor del sentido de la marcha, tiende a dificultar la frenada, por lo que tenemos que restar su aceleración,

Es curioso notar que al pasar de carretera ascendente a descendente, con la misma pendiente, la distancia de frenado se ha duplicado. Incluso un poco más, ha pasado a ser 119,4m.

La norma de carreteras aún hacía constar un factor más: «un tiempo de percepción y decisión de 2 segundos».

Debo reconocer que a mi me confunde un poco esta frase, ¿percepción y decisión desde cuando? Debería ser desde el primer punto en que las señales son visibles. A lo mejor, es posible ver ambas señales desde mucho antes, y por lo tanto cuando rebaso la primera ya sé que debo reducir para la segunda.

No obstante, por eso de ponernos en el peor caso posible, vamos a suponer que esos dos segundos cuentan a partir del momento en que pasamos la señal inicial. Por lo tanto, durante este tiempo de reacción aún no hemos empezado a frenar, por lo que nos movemos a la velocidad de entrada, sin empezara reducir.

Por la famosa ley de espacio es igual a velocidad por tiempo, simplemente tenemos que añadir a la distancia que hemos calculado hasta ahora la distancia recorrida en dos segundos a la velocidad de la primera señal. Con todo esto, la ecuación final es

En los ejemplos que hemos ido siguiendo a lo largo de estos dos artículos, la velocidad de la primera señal es de 80km/h, por lo que en dos segundos se recorren 44.44m, a sumar a las distancias que habíamos calculado hasta ahora.

Con esto, hemos tenido en cuenta los tres efectos que citaba la Instrucción de Carreteras. La deceleración de 7km/h/s causada por una suave aplicación de los frenos, la inclinación de la rasante y el posible tiempo de reacción. Armados con estas herramientas, hemos conseguido obtener una ecuación (más sencilla de lo que parece) que podemos utilizar para conocer sin demasiados problemas la separación mínima entre dos límites de velocidad en una carretera.

Ahora que hemos hecho el esfuerzo de demostrar todas estas ecuaciones, sería una lástima quedarse únicamente en el reglamento de carreteras. Podemos utilizar todo lo que hemos aprendido para entender un poco mejor el proceso de frenado. Dedicaremos el próximo artículo a estos menesteres, fuera ya de esta miniserie dedicada a la distancia entre señales.

En Circula seguro | ¿Qué distancia que debe existir entre límites? (1)
Fotos | John Spooner, Sanbeiji, Edur8

Algo que probablemente hayáis notado al salir de un semáforo, es que a menudo las motos suelen adelantarse. Y no es sólo porque los moteros sean todos unos maestros girando la muñeca para salir escopeteados (que también), hay una razón física.

Pero, ¿de verdad hay una diferencia notable? Qué mejor que preguntarle al experto número 1 en vehículos de dos ruedas de Circula seguro: Morrillu, a quien le pusieron una moto entre piernas mucho antes que un pañal. Veamos lo que nos dice sobre lo que se siente al acelerar con moto:

Intentar describir lo que se siente cuando se apuran las posibilidades de aceleración de una motocicleta actual es muy complicado, sobre todo porque es difícil encontrar una experiencia similar que sirva de ejemplo para aquellos que no la hayan sentido. Hay coches, montañas rusas, aviones, que aceleran tanto o mas que una moto pero en todas la postura que llevamos es cómodamente sentados y el respaldo del asiente nos impide irnos para atrás. Sin embargo, en la moto, nuestra postura a ahorcajadas y tan sólo agarrados al manillar, incrementa la propia sensación de aceleración, de que todo ocurre muy deprisa y si nos despistamos, podríamos quedarnos sentados en la carretera mientras ella se aleja de nosotros.

Imaginaros estar parados y empezar a acelerar, con tal violencia, que en poco más de veinte segundos habremos recorrido un kilómetro y ya circularemos a una velocidad superior a los 220 km/h, tan solo agarrados a unos puños de goma, sentados incomodamente en un mínimo asiento en el que con suerte podremos apoyarnos un poco para no irnos hacia atrás y haciendo fuerza con los pies para que nuestro cuerpo no intente quedarse donde está. Es potencia en estado pudo, y máxima violencia en prestaciones. Por algo dicen que es lo más divertido que se puede hacer con ropa…

Interesante… Pasemos a hacer lo segundo más divertido que se puede hacer con ropa, entender la Física del asunto. Muchos de vosotros estaréis pensando en la “relación peso-potencia”. Si es así, tarjeta amarilla por pensar en “peso”, y no en “masa”.

Sí, la relación masa-potencia tiene algo que ver, en el sentido que da idea de que un vehículo liviano adquiere mayor velocidad a igualdad de fuerza tractora. Y, en efecto, la potencia del motor tiene algo que ver con la fuerza tractora. Aunque la relación no es tan directa.

De hecho, sería mejor hablar de la relación “masa-fuerza”. Según la segunda ley de Newton, la aceleración se obtiene dividiendo la fuerza total por la masa. Por lo tanto, a igualdad de fuerza, cuanto mayor sea la masa, más costará acelerar.

Si pedir que nos den la fuerza total es demasiado, por lo menos podríamos preguntar el par motor, lo que nos permitiría hablar de la relación masa-par. El par, magnitud que los físicos caprichosamente llamamos “momento de fuerza”, permite saber la fuerza de empuje simplemente multiplicándolo por el radio de la rueda.

Por lo tanto, a igualdad de par motor, una rueda de mayor radio hará que el vehículo reciba mayor fuerza de empuje. Eso sí, nada es gratis, el motor empleará mayor potencia en mover una rueda de gran radio, incluso si la rueda pequeña mantuviera la misma masa.

Por eso las ruedas no son desmesuradamente enormes (lo cual maximizaría la fuerza a igualdad de par, a costa de exigirle mucho al motor). Se busca el punto óptimo, el equilibrio entre fuerza y carga del motor. Y, también por eso, los vehículos que necesitan mayor fuerza de arrastre (camiones, tractores, etc.) tienen ruedas mayores, a costa de emplear motores enormes.

Aún así, la relación entre torque y potencia es muy compleja. Es cierto que poner un motor más potente al mismo vehículo redundará en mayor torque, pero es muy difícil comparar vehículos diferentes. Depende de muchos factores internos de la transmisión. A la práctica, lo único que podemos hacer es buscar el torque que genera el motor en una tabla.

Así, pues, como vemos hay varios factores. Masa de la moto en su conjunto (sumando conductor con la equipación de seguridad), par motor (que de alguna forma tiene que ver con la potencia) y radio de la rueda. Con todo esto en mente, hagamos unos números.

Comparamos una berlina normalita, algo añeja ya, similar a la mayoría de los coches que vemos en nuestras carreteras; con dos motocicletas, una en el extremo deportivo (la BMW) y otra más normalita (la Kawasaki). A todos los vehículos le hemos sumado la masa de una persona de 75kg, más 15kg de gasolina. A las motos, instruidos por el propio Morrillu, añadimos 12kg para el casco y equipo de seguridad.

Como veis, a parte de ser más potentes (esta berlina está en la gama baja hoy en día), las motos tienen una relación masa-potencia cuatro y ocho veces mejor.

El coche tiene mayor par, lo necesita para mover tanto peso. Pero, aún así, la relación par-masa es casi dos y tres veces más favorable a las burras. Conjugado con que estas tienen unas ruedas de radio algo mayor (14 pulgadas el coche por 17 las motos), podemos estimar que la aceleración de la Kawasaki será aproximadamente el doble, y la BMW el triple.

Es una diferencia notable, que se traduce en que en las motos se adelanten prácticamente siempre en los semáforos. Y no sólo porque zigzagueen entre los coches en la cola (que también).

Agradecimientos especiales | Morrillu
Fotos | Jaume, Joe. T

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?

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

Hoy vamos a analizar una de esas situaciones en las que uno nunca quisiera verse. Imaginemos por un momento que nos hemos metido un buen lío y nos viene un coche, idéntico, en sentido contrario. Pongamos que ambos vehículos se mueven a 50km/h.

Imaginad también que la carretera es tan estrecha que no hay forma de esquivarlo. La única alternativa es estamparse de morros contra un muro.

En definitiva, estamos en una situación en la que impepinablemente tenemos que elegir colisionar contra otro vehículo de cara, o contra un muro inamovible. ¿Cómo podemos reducir los daños sufridos? Tengo la intuición que la mayoría de nosotros preferiríamos el muro que la colisión frontal. Pero, ¿qué dice la Física acerca de este tema?

Hay dos formas de analizar el tema. Teniendo en cuenta las fuerzas o la energía. Naturalmente, ambos procedimientos deben dar la misma respuesta, sino la ciencia seria una mierda inútil. Intentaremos hacer el razonamiento de las dos formas, a ver que nos sale.

Por fuerzas

Es obvio que sufriremos menos daños en la situación en que estemos sometidos a menos fuerza. Además, la segunda ley de Newton nos dice que la fuerza se puede calcular multiplicando la masa del vehículo por la aceleración que sufre.

La masa de nuestro vehículo es la misma tanto si choquemos contra quien choquemos. Así que lo que hay que mirar es cual de las dos colisiones provoca una aceleración menor. Recordad que la aceleración no es más que un cambio en el valor de la velocidad. ¿En cuál de las dos situaciones la velocidad sufre un mayor cambio?

En el caso de la colisión contra el muro, calcular el cambio de velocidad es muy sencillo. Nuestro vehículo pasa de ir a 50km/h a cero.

En el caso de la colisión frontal contra otro vehículo, la velocidad inicial también es 50km/h. ¿Cuál es la velocidad final? Estamos suponiendo que ambos vehículos son idénticos, y van a la misma velocidad. Por lo tanto, es un choque totalmente simétrico, y el resultado no puede ser otro que ambos coches queden parados (y destrozados).

Por lo tanto, también en este caso nuestro vehículo pasará de 50km/h a cero. Es decir, se producirá exactamente la misma desaceleración. En conclusión, las fuerzas que sufrirá nuestro vehículo serán las mismas en ambos casos. Y, por lo tanto, sufriremos los mismos daños.

A lo mejor alguno de vosotros piensa en la presión. No sólo importa la fuerza total, sino que también hay que tener en cuenta cómo se distribuye. La misma fuerza concentrada en una zona mucho más pequeña provoca mayores daños.

Alguien podría pensar que la fuerza en la colisión contra el muro queda más diluida, ya que el muro tiene una área mucho mayor. Pero lo cierto es que durante el choque no interviene toda la superficie del muro, sólo aquella parte que entra en contacto directo con el morro de nuestro vehículo. Es decir, el área a tener en cuenta es la de la parte delantera de nuestro vehículo.

Como estamos hablando de coches idénticos, en la colisión frontal entrarán en contacto con toda su superficie frontal. Que es exactamente la misma superficie que importaba en el caso de estamparnos contra el muro. Por lo tanto, los daños continúan siendo los mismos en ambos casos.

Por energías

La energía es la capacidad de un cuerpo de producir cambios. Bien canalizada, solemos utilizarla para conseguir cambios positivos (por ejemplo, cambiar nuestra posición, dejar de estar en casa para llegar a nuestro lugar de veraneo, por decir algo). Pero en un accidente, la energía se desata y produce cambios nefastos, es decir, daños.

Un coche en movimiento tiene una gran cantidad de energía cinética. Calcular el valor de dicha energía cinética es muy sencillo (masa por velocidad al cuadrado, dividido por dos), pero no es necesario. Sólo necesitamos saber que es un valor que depende de la masa y de la velocidad. A mayor masa, o mayor velocidad, mayor energía cinética.

Como los dos coches son idénticos, y van a la misma velocidad, parece obvio que en el choque frontal se disipará el doble de energía que si chocamos contra el muro (que, como está parado, no aporta energía). Si hay el doble de energía disponible, se podrán producir el doble de cambios.

Ahora bien, los daños se reparten entre los dos vehículos por partes iguales (recordad que es una situación totalmente simétrica). Por lo tanto, a nuestro vehículo sólo le corresponden la mitad de la energía.

Por contra, en la colisión contra el muro, la energía total es la mitad pero toda se invierte en destrozar un sólo coche (estamos considerando una situación ideal en que el muro no sufre ningún daño). Por lo tanto, de nuevo, los daños sufridos por nuestro vehículo serán los mismos.

Conclusión

Por lo tanto, la Física nos dice que sufriremos los mismos daños tanto si elegimos colisionar frontalmente, como si nos desviamos hacia el muro. No sé si esto os resulta algo sorprendente. Si no os lo creéis, podéis mirar un capítulo de Cazadores de mitos en que lo ponen a prueba (con vehículos vacíos).

Al leer esto, alguien podría preguntar: «Entonces, un choque frontal de dos vehículos a 50km/h, ¿no es equivalente a un choque a 100km/h?». Sí y no, hay que matizar. Es equivalente a un choque de un vehículo a 100km/h, contra un coche parado. La diferencia es que el coche parado, al contrario que el muro, al recibir el impacto puede moverse hacia atrás absorbiendo la mitad de la energía de la colisión. Si podéis elegir entre un coche que se mueve en sentido contrario, un muro y un coche abandonado; la Física se decanta por este último.

Por lo tanto, la Física deja la elección al sentido común. Y el sentido común nos dice que si podemos reducir el número de vehículos involucrados en el accidente, tanto mejor. Por lo tanto, lo lógico en este sentido sería elegir el muro.

Además, en el mundo real, todas las condiciones ideales que hemos utilizado no tienen porqué cumplirse. A lo mejor los dos vehículos no son iguales; lo que nos venga de cara podría ser un autobús. Y eso está claro que mejor evitarlo a toda costa.

Y, por supuesto, en el mundo real normalmente hay más opciones, difícilmente nos veremos forzados a elegir contra quien chocar. Y, en un caso extremo, la mejor opción siempre es adelantarse a los acontecimientos y frenar con tiempo.

Fotos | Mr Wabu, Patrick Hoesly

En el anterior capítulo, hablamos extensamente de las unidades que nos sirven para medir fuerzas. Sin embargo, en muchas ocasiones lo que necesitamos no es saber el valor total de la fuerza, sino como se distribuye.

Pensad en ello. Muy pocas veces oímos hablar de la fuerza que un motor es capaz de transmitir al vehículo, a través de la transmisión y las ruedas. En cambio, solemos hablar de par motor. De la misma forma, pocas veces hablamos de la fuerza que ejerce el aire comprimido dentro de las ruedas; usamos la presión. Pues bien, estos dos conceptos serán los protagonistas de la entrega de hoy.

«Torque» o par de fuerzas

El nombre correcto sería momento de fuerza. Aunque cada vez es más común utilizar el neologismo «torque», o par de fuerzas. Cuando hablamos de el momento generado por fuerzas ejercidas por motores, también es muy común decir par motor. Todas estas expresiones son sinónimas.

El torque mide la capacidad de una, o más, fuerzas de provocar un giro. Un ejemplo práctico, dejad un lápiz tumbado sobre la mesa. Poned ambos dedos índice, uno a cada lado, y empujad más o menos por el medio, con la misma fuerza. ¿Qué ocurre? Nada, las fuerzas se anulan. Y como estáis empujando por el medio, tampoco gira, no hay momento neto.

Ahora, desplaza cada dedo cerca de un extremo diferente del lápiz, y repite la operación. Ahora, el lápiz sigue sin desplazarse lateralmente, ya que ambas fuerzas se compensan. En cambio, lo que sí hace es girar sobre si mismo. Como las fuerzas ya no están centradas, esta vez si provocan par neto.

En este caso, nos interesa sólo el giro, por eso ponemos dos fuerzas opuestas que se cancelan en la dirección lateral (de aquí proviene el nombre par de fuerzas). Pero también es posible hacerlo con una sóla fuerza, donde tendremos desplazamiento en línea recta además del giro.

Es muy fácil ver que, cuanto más lejos del centro apliquéis las fuerzas, más giro provocarán. Este es el motivo por el que los pomos de las puertas siempre están cerca de su extremo opuesto a las bisagras. Si intentáis abrir una empujando cerca de los pernos, con la misma fuerza provocaréis un giro mucho menor. Por este motivo, el torque se calcula multiplicando la fuerza por la distancia.

En conclusión, la unidad de torque se obtiene multiplicando la unidad de fuerza por la unidad de distancia. En el sistema internacional, recordad que la unidad de fuerza es 1 kg m / s², que recibía el apodo de Newton. Por lo tanto, la unidad de torque no es más que 1 N m = 1 kg m² / s². Ojo, nunca lo escribimos como 1mN, ya que se podría confundir con un miliNewton.

En ocasiones, nos puede interesar medir la fuerza en kilopondios (o kilogramo-fuerza, la fuerza equivalente al peso medio de un kilogramo en la Tierra). En ese caso, obtenemos el 1 kp m, que al cambio nos salen 9,8N m.

Como siempre, en el mundo anglosajón persisten algunas unidades extravagantes. Por ejemplo, si utilizan libras para medir la fuerza, y pies para medir la distancia (1 pie = 1 ft = 30,48cm), obtienen el 1 lb_f ft, que equivale a 1,355N m.

Hay otras posibilidades, como medir la distancia en pulgadas o la fuerza en onzas, pero no creo que sea necesario prestar atención en este artículo.

Presión

Si el par nos daba idea de donde se aplicaba la fuerza, hay muchas ocasiones en que no hay un único punto de aplicación. De hecho, ésto lo más frecuente: la fuerza se suele distribuir por toda la superficie de contacto.

Normalmente, los materiales son capaces de soportar fuerzas enormes siempre que estén lo suficientemente diluida en una gran superficie. Sin embargo, pueden ceder bajo fuerzas mucho menores que se encuentren muy concentradas. Por ejemplo, es muy fácil clavar un clavo en la pared, pero si nos golpeamos con la cabeza normalmente el resultado es otro.

Por lo tanto, la presión se calcula dividiendo la fuerza entre la superficie. De ello, podemos ver que la unidad de medida no será más que el Newton (unidad de fuerza) dividido por metros cuadrados (unidad de superficie). Como es una unidad muy habitual, se le ha puesto nombre en honor a Blaise Pascal, un ilustre del siglo XVII. El Pascal se abrevia tal que 1Pa = 1N/m². A menudo, es habitual encontrar múltiplos del Pascal. Por ejemplo, el kilopascal, 1kPa = 1000Pa; o el hectopascal, 1hPa = 100Pa.

A menudo no somos conscientes de la enorme presión que ejerce sobre nosotros la atmósfera terrestre. Los más de cien kilómetros de aire que quedan por encima de nuestras cabezas nos aplastan concienzudamente. Si no lo notamos es, precisamente, porque nos aplasta en todas direcciones, por lo que las fuerzas se compensan. Pero si somos capaces de eliminar el aire de un lado, la presión atmosférica es capaz de sostener grandes pesos (por ejemplo, aviones, o el agua del abrevadero para animales que el gato de la foto siguiente no quiere utilizar).

De hecho, este fenómeno se aprovechó para medir por primera vez la presión atmosférica. Evangelista Torricelli, en 1644, llenó un tubo de mercurio (el líquido más denso al que tenía acceso) en un tubo, taponó el extremo superior herméticamente y comprobó que la presión atmosférica era capaz de equilibrar el peso del mercurio cuando la columna de líquido medía aproximadamente 760mm.

De esta forma, con un barómetro de mercurio, podemos saber la presión simplemente midiendo la altura que alcanza la columna de líquido. Esta unidad se abrevia mmHg (milímetros de mercurio). Sin embargo, el problema es que la densidad del mercurio cambia mucho según la temperatura (por eso, hasta hace poco, se utilizaba en los termómetros).

Para solucionarlo, se define una nueva unidad, el Torr (en honor a Torricelli), que equivale a la presión que equilibra una columna de 1mm de altura rellena de mercurio a 0ºC. No siempre es exactamente igual al mmHg, pero por ahora no nos preocuparemos de la diferencia.

Está claro que la presión atmosférica es una referencia muy importante. Por ello, existe otra unidad de presión adaptada a ella. Decimos que 1atm es la presión atmosférica media, a nivel del mar. La equivalencia es 1atm = 101 325Pa. Es una unidad muy conveniente para tratar presiones enormes. Por ejemplo, un submarinista a unos 11m de profundidad soporta una presión de 2atm (la presión atmosférica normal, más otra atmósfera adicional debida al peso del agua sobre él).

Una atmósfera son poco más de cien mil Pascales. Como normalmente nos gusta trabajar con números redondos, a alguien (un tal Napier Shaw) se le ocurrió inventarse una nueva unidad que equivaliera exactamente a 100 000Pa. Esta unidad recibió el nombre de bar (que proviene de baros, que en griego significaba peso). En muchas ocasiones se utiliza el submúltiplo milibar (1bar = 1000mbar), que equivale exactamente a un hectopascal (100Pa).

Fijaos que la diferencia entre la atmósfera y el bar es muy pequeña, apenas del 1%. Por lo tanto, si no necesitamos gran precisión, podemos considerarla prácticamente sinónimas. Por ejemplo, los manómetros utilizados para inflar las ruedas de nuestros vehículos seguramente tienen errores de medida bastante mayores a ese 1%, así que no os preocupéis en hacer la conversión.

Pero aquí no se acaba la cosa, hay más unidades de presión. Por ejemplo, nos puede utilizar medir la fuerza en kilopondios (o kilogramos de fuerza), y la superficie en centímetros cuadrados. Esta nueva unidad recibe el nombre de atmósfera técnica, 1 at = 1kp/cm². Equivale a 98066,5Pa, o 0,9678atm (casi una atmósfera normal, de ahí el nombre).

Por último, en el mundo anglosajón gustan de medir las fuerzas en libras, y la superficie en pulgadas cuadradas. De este extraño matrimonio, surge la unidad PSI (del inglés, pound per square inch). Resulta que 1psi = 6894,757Pa. Una atmósfera equivale a 14,7psi, por lo que si no necesitáis demasiada precisión, podéis contar 15psi por cada atmósfera (o por cada bar). Esto puede ser útil si encontráis algún manómetro de origen exótico, el error cometido es del 3%, insignificante para la salud de vuestras ruedas.

Como veis, es todo un ejército de unidades. No me extraña que nuestro lector Sam se sintiera tan confundido enfrente de las tablas. Bueno, ahora ya no hay excusa.

Fotos | matías, terremonto, eiratansey

En Circula seguro | Unidades	(1): Introducción y longitud
	(2): Sistema internacional
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	(4): Aceleración y fuerza
	(5): Presión y torque
	(6): Volumen, energía y potencia

Seguimos con nuestro repaso a las unidades de medición más utilizadas en el mundo de la automoción. Como os prometí, hoy vamos a hablar de fuerzas. Pero para ello, es necesario primero entretenernos un poco con la aceleración.

La aceleración mide cuán rápido cambia la velocidad de un cuerpo, en este caso un automóvil. Básicamente, para calcularla lo que hacemos es tomar la variación de la velocidad y dividirla entre el tiempo que ha transcurrido. En el sistema internacional de unidades, como la velocidad se mide en m/s y el tiempo en segundos, la unidad de aceleración es el m/s².

De hecho, muy pocas veces se da la medición de la aceleración de un vehículo. Es más común que nos den el tiempo que tarda en ponerse a 100km/h partiendo de parado. Es la medición inversa, está claro que cuanto menor sea el tiempo necesario, mayor será la aceleración.

Es posible pasar de una medición a otra, aunque supongo que no es será necesario muy a menudo. Por si acaso, yo os doy las fórmulas mágicas.

Unidades de aceleración

Otra unidad para la aceleración, del sistema CGS, es el Gal, en honor a Galileo. Surge de tomar el centrímetro como unidad para las distancias, en vez del metro. Es decir, un cuerpo sufre una aceleración de 1 Gal si en un segundo pasa del reposo a moverse con una velocidad de 1cm/s. Por lo tanto, 1 Gal equivale a 1cm/s² = 0,01m/s²

Fuerza

En realidad, aunque usamos la palabra en nuestra vida cotidiana, el concepto de fuerza es bastante difícil de definir de forma rigurosa. Por simplificar, diremos que mide la intensidad de la interacción que se produce entre dos cuerpos. Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, al segundo le pueden pueden ocurrir los siguientes efectos:

1. Que cambie su velocidad.
2. Que cambie de dirección.
3. Que se deforme.
4. Que la fuerza en cuestión compense otras fuerzas.

En realidad, estos efectos suelen combinarse. Por ejemplo, si estiramos una plastelina por los dos extremos con la misma fuerza, esta no se mueve (las dos fuerzas se compensan), pero seguramente se deforme un poco.

Para medir una fuerza, lo que hacemos es centrarnos en el primer efecto, suponiendo que el resto son poco importantes (y, por lo tanto, no necesitamos tenerlos en cuenta). En definitiva, mediremos el cambio en la velocidad causado por la fuerza a lo largo de un intervalo de tiempo, es decir, la aceleración.

Las leyes de Newton nos dicen que la fuerza necesaria para provocar una aceleración dada es proporcional a la masa del cuerpo. Dicho de otra forma, la misma fuerza provoca menor aceleración si el cuerpo es muy masivo. Por lo tanto, la unidad de fuerza en el sistema internacional se obtiene multiplicando las unidades de masa y de aceleración, kg m/ s².

Como veis, esta unidad es un poco difícil de pronunciar, a ver quien es el guapo que va por la vida diciendo «kilogramo metro por segundo al cuadrado«. Por eso, se le puso un apodo. Como suele pasar en estas ocasiones, se le puso el nombre del científico más prominente en la historia de las fuerzas, Isaac Newton. Así que la unidad de fuerza del S.I. es el Newton, abreviado N (en mayúscula, por ser nombre propio).

Aquí es donde aparece alguien que recuerda haber visto alguna vez una fuerza medida en «kilos». Esto es algo que ya he explicado tanto en el anterior artículo de esta mini-série de unidades, como en el post sobre la metralla. El kilogramo es una unidad de masa, no se puede utilizar para medir fuerzas.

La confusión proviene de que, por suerte o por desgracia, estamos condenados a vivir en la superficie de la Tierra. Debido a la gravedad, cada kilogramo de masa sufre una fuerza (peso) de unos 9,8N. Como este valor es constante y conocido, podemos usar la gravedad para medir la masa de un objeto (esto es lo que hacen las básculas y balanzas de toda la vida).

Por lo tanto, si nos dicen que existe una fuerza «de tantos kilogramos», lo que debemos entender es «una fuerza equivalente al peso que tienen tantos kilogramos de masa situados en la Tierra». Como decir todo esto es un tostón, a alguien se le ocurrió inventar una unidad nueva, el kilopondio (abreviado kp, en minúscula porque al parecer no hubo un señor Pondio).

Esta nueva unidad está definida de forma que el peso medio de un kilogramo, situado en el planeta Tierra a nivel del mar, es exactamente un kilopondio. Es decir, si hemos entendido todo lo dicho hasta ahora, 1kp = 9,8N. Como esto de kilopondio suena un poco raro, algunos autores prefieren llamarlo kilogramo-fuerza, kgf (no confundir con el kilogramo normal, el de masa).

Por supuesto, a los anglosajones esto del S.I. no les acaba de hacer el peso (nunca mejor dicho), y por lo tanto a menudo siguen midiendo en libras de fuerza. La abreviaremos lb_f, para diferenciarla de la libra de masa. Su definición es sencilla: es la fuerza equivalente al peso medio de una libra de masa en la superficie terrestre. Es decir, unos 4,448N.

Otra unidad de fuerza, perteneciente al sistema CGS, es el dina, abreviado dyn. Es la fuerza necesaria para que una masa de un gramo acelera desde el reposo a la velocidad de 1cm/s en el intervalo de un segundo (es decir, una aceleración de 1 Gal = 1cm/s²). Como hay mil gramos en un kilo, y cien centímetros en un metro, resulta que un newton son exactamente cien mil dinas, 1N = 100 000dyn. Hoy en día, los aparatos que miden fuerzas siguen llamándose dinamómetros.

Poco a poco, vamos desentrañando la maraña de unidades que poco a poco el sistema internacional va dejando. La semana que viene trataremos dos magnitudes muy relacionadas con la fuerza: el «torque» y la presión.

Fotos | M. Janicki, EWFTT, tompagenet

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En el anterior artículo hablábamos del peligro que supone llevar equipaje mal colocado en nuestro vehículo, ya que puede acabar convirtiéndose en metralla. Hoy repasaremos someramente los principios Físicos que gobiernan con mano firme el movimiento de cualquier cosa que dejemos mal amarrada.

Para hacerlo, utilizaremos el principio de inercia, que a estas alturas ya debería ser un viejo conocido en Circula seguro. Viene a decir que si un cuerpo se está moviendo a determinada velocidad y en una dirección concreta, seguirá haciéndolo eternamente a esa misma velocidad y dirección a no ser que se aplique sobre él alguna fuerza.

Dicho así, puede parecer hasta obvio: todo sigue igual si no hay nada que lo haga cambiar. Pero en realidad, no lo es tanto. Haced el siguiente experimento: coged un niño (o alguien que jamás haya estudiado nada de Física), conseguid que chute una pelota, no muy fuerte. Después, preguntadle por qué se detiene el balón tras avanzar unos cuantos metros.

«Porque se le acaba la fuerza que le he dado». Esta suele ser la respuesta. Por supuesto, no correcto. Si fuera así, si los objetos perdieran velocidad por si solos simplemente, ¿por qué el mismo chute consigue más distancia si se realiza sobre una superficie de hielo?

Según el principio de inercia, si no hubiera ninguna fuerza, la pelota seguiría siempre a la misma velocidad. Sin embargo, se detiene, ergo debe existir alguna fuerza que la frene. Sí, lo habéis adivinado, dicha fuerza es el rozamiento, tanto con el suelo como con el aire.

El caso de un coche lanzado a cierta velocidad por la carretera es idéntico. Si nada aplica cierta fuerza para frenarlo, seguirá a la misma velocidad. Perderá algo de energía cinética debido al rozamiento, pero esto nunca será suficiente para detenerlo de forma segura, después de todo el vehículo está diseñado para minimizar las pérdidas tanto como sea posible. Por eso, todas las marcas equipan de serie un mecanismo capaz de ejercer de forma controlada y a voluntad del conductor fuerzas encargadas de reducir el movimiento: los frenos.

Los frenos actúan sobre las ruedas, que están sujetas de forma más o menos rígida a la carrocería. La suspensión es la encargada de transmitir la fuerza de frenado al resto de la carrocería. Por eso, al frenar se detiene todo el coche al unísono. Mal iríamos si no fuera así.

Ahora bien, ni nosotros (conductor y pasajeros) ni nuestra carga está fijada al conjunto del coche. ¿Alguno de vosotros se atornilla el culo el cuerpo al asiento cuando se monta al coche? Eso quiere decir que la fuerza de frenado no se transmite bien a la carga. Por lo tanto, tanto nuestros cuerpos como el equipaje tienden a seguir moviéndose a la velocidad que originalmente llevaba el coche.

Bueno, bueno,... no exageremos. Un poco de fuerza sí que se transmite. Si no fuera así, incluso en la más suave de las detenciones acabaríamos limpiando pasta de dientes del parabrisas. Veamos lo que pasa con más detalle. Supongamos que la carga es una caja depositada sobre el asiento trasero. O, peor aún, sobre la bandeja del portaequipajes. Notad que la «caja» podría ser uno de nosotros, la Física no diferencia entre el cartón y nuestros glúteos.

Como está atornillada al coche, la tapicería frenará solidariamente con las ruedas y la carrocería. La caja, que ha estudiado Física y se conoce la ley de la inercia, intentará seguir a la misma velocidad. Pero eso significaría que debe deslizar sobre la tapicería. Las superficies en contacto siempre se oponen a cualquier deslizamiento: aparece la fuerza de fricción.

Esta fuerza de fricción es, en definitiva, la que nos mantiene en el sitio cuando frenamos. También cuando aceleramos o tomamos una curva, pero eso es otra historia. No obstante, la fuerza de fricción tiene cierto límite. Existe una fuerza máxima que el rozamiento es capaz de ejercer. A partir de ahí, agárrese quien pueda.

La segunda ley de Newton dice la fuerza necesaria para provocar una (des)aceleración es igual al resultado de multiplicar la masa por la propia aceleración. Si estamos frenando de una forma muy brusca, la (des)aceleración de la carrocería será muy grande. Por lo tanto, para que la caja en cuestión adquiera la misma aceleración será necesaria una fuerza de fricción muy grande entre ella y la tapicería.

Ahora bien, si la fuerza requerida es mayor a la que la fricción puede ofrecer, tenemos un problema. El rozamiento no puede hacer que la caja se detenga al mismo ritmo que el resto del coche, y por lo tanto seguirá moviéndose a la misma velocidad. Pero como la carrocería si se está deteniendo, acabará chocando contra ella. Es decir, el gran villano la (des)aceleración, no la velocidad en si. Habemus metralla.

Reitero que ese mismo fenómeno puede pasar con las personas. Sí, nosotros también nos podemos convertir en metralla. Y eso sólo puede ser malo: tanto como para nosotros mismos (estrellarse contra el parabrisas no es agradable), como para aquellos que podamos golpear en nuestro vuelo raso.

Por eso se inventó el cinturón de seguridad. Su finalidad es proporcionar la fuerza de detención en aquellos casos en que la fricción no da abasto. Gran invento, sin lugar a dudas. Debe disputarse con la penicilina y las vacunas el honor de ser el que más vidas salva a diario.

Para que esto ocurra no es necesario un frenazo extraordinario. Recordad el ejemplo que os daba en el anterior artículo, en que un libro situado en la bandeja me dio en la mano (que tenía en el cambio de marchas). Según mis propias medidas, la distancia horizontal que recorrió el libro fue de unos 150cm, descendiendo unos 40cm por el camino. Dado que es difícil hacer estas mediciones, y tampoco sabemos de donde salió el libro, supondré un margen error en la determinación de estas cantidades de 10cm.

A partir de estos datos, conocer la velocidad a la que salió el libro (que, por lo tanto, será más o menos a la velocidad que iba yo cuando frené) es un problema que nuestros jóvenes aprenden a hacer en bachillerato. El resultado es de 18,9 ± 1.1 km/h (es decir, estaba entre unos 17,8 y 20,0 km/h; no podemos acotar más el valor real debido al margen de error de las medidas).

Probablemente, el rozamiento frenó un poco al libro antes de que iniciara su planeo hacia mi mano. Así que seguramente yo iba algo más rápido, quizá unos 30km/h. Muchos diréis que es una velocidad ridícula, incluso nos ponemos las manos en la cabeza cuando nos sugieren que deberemos ir así por ciudad. Pero, como acabamos de ver, es suficiente para producir metralla.

Por supuesto, lo peor es que la detención brusca sea a causa de una colisión. En este caso, las fuerzas que intervienen son enormes, tanto que llegan a doblar y romper la carrocería. La desaceleración es tan brutal que resulta imposible que la tapicería sea capaz de retener la carga en su sitio. Todo lo que haya dentro del coche sin sujeción adicional se convierte de forma automática en metralla.

Los fabricantes de coches llevan décadas haciendo todo lo posible para que las fuerzas que llegan hasta nosotros se vean tan mitigadas como sea posible. El cinturón de seguridad, el airbag, las zonas de deformación programada (se deforman para dar más distancia de detención a la cabina, que por lo tanto se verá sometida a una aceleración mucho menor), y un largo etcétera.

Sin embargo, si nosotros no nos tomamos las mismas molestias en fijar el resto de la carga, todos estos elementos de seguridad no servirán para nada. Si la maleta que hemos dejado alegremente en el asiento de atrás nos da un golpe en la nuca, el airbag sólo conseguirá que nuestra nariz quede más bonita en el velatorio.

Hasta ahora hemos visto cómo cualquier cosa (incluidos pasajeros) depositada en nuestro coche en un frenazo (o colisión) puede convertirse en metralla y salir disparada hacia nosotros a casi la misma velocidad a la que originalmente circulábamos. Pero, ¿qué daño puede ocasionar? Es habitual encontrar titulares del estilo «lo equivalente a tantos kilogramos de peso». Son frases destinadas a concienciar a través de causar una gran impresión, evidentemente, pero la verdad es que la Física del asunto es mucho más complicada (para empezar, porque el peso es una fuerza, no se puede medir en kilogramos). En realidad, es casi imposible dar una respuesta, ya que hay muchos factores que tener en cuenta. Con vuestro permiso, intentaré detallar brevemente todo esto en el siguiente articulo.

En Circula seguro | El peligro de la metralla, Mantén la bandeja libre de trastos, El daño de la metralla
Fotos | Mikelo, jeffweese, Roby Ferrary