Artículos etiquetados como Fuerzas en el vehiculo

Pisa el freno (4): Transmisión de la fuerza

Cable Bowden en el sistema de admisión de un vehículo (accionado por el acelerador)

Continuamos nuestro viaje turístico por el mundo del frenado. En nuestra anterior parada (nunca mejor dicho) vimos los diferentes mecanismos por los que puede actuar un freno.

Vimos que, pese a que los detalles concretos en cada caso varían, este tipo de sistemas de reducción de velocidad se basan en aplicar fricción mecánica entre algo que gira solidariamente con las ruedas, y una pieza fija en la carrocería (dejaremos para más adelante un breve resumen sobre sistemas de frenado que no son mecánicos).

En general, la fuerza de fricción entre dos cuerpos sólidos aparece siempre que sus superficies estén en contacto y se desplazan la una sobre la otra (también existe una fricción estática entre dos superficies en contacto sin movimiento relativo, pero que intentan ponerse en movimiento; sin embargo, ese es un fenómeno algo distinto que no nos importa hoy).

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Pisa el freno (3): Tipos de freno

Carruaje con freno de piedra

Hasta ahora hemos repasado los motivos que obligan a los constructores de vehículos a incluir sistemas de frenado, y hemos deducido que la mayoría de dichos sistemas se basan en la fuerza de fricción entre dos piezas, una que gira solidariamente a las ruedas y otra que permanece fija en la carrocería (aunque en un artículo próximo veremos una excepción a esta regla). Este sencillo concepto se puede aplicar de muchas formas, hoy veremos las más importantes.

Lo primero que se nos puede ocurrir es una pieza que se mueva a voluntad del conductor hasta tocar directamente la rueda. Podemos ver en aplicación esta idea en la imagen que encabeza este artículo. En cada una de las ruedas del carruaje podemos apreciar sendos bloques de piedra montados sobre una estructura que, accionando una simple palanca, permite hacer rozar los bloques directamente sobre las bandas de rodadura.

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Pisa el freno (2): Principios básicos

Disco de freno cerámico

Ahora que ya estamos convencidos de que el control seguro de todo vehículo en movimiento implica la necesidad de poder disminuir dicho movimiento en el momento deseado, podemos empezar a repasar los principios Físicos en que basan todos los sistemas de frenado. En este sentido, la ley de la inercia es clara. La única forma de que algo disminuya su velocidad es que un agente externo aplique una fuerza en dirección contraria al dsplazamiento.

Como ya dije en la primera entrega, esto es una irónica paradoja. Con todo el esfuerzo que nos costó poder disminuir la resistencia del entorno para hacer viable y soportable el transporte de larga distancia, sobre todo hasta el invento de la rueda, ahora necesitamos una forma de recuperar dicha resistencia.

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Pisa el freno (1): ¿Por qué es necesario?

Frenos

Si a un niño, o a cualquier persona que no haya tenido contacto con el conocimiento científico de los últimos 400 años, le preguntáis por qué una pelota chutada se detiene unos cuantos metros más allá, probablemente responda algo del estilo «porque se le acaba la fuerza que le hemos dado».

Desde que nos lo explicó un tal Galileo, sabemos que la historia no va exactamente así. La pelota se detiene porque aparecen fuerzas de fricción que tienden a disminuir el movimiento relativo de la pelota con respecto a su entorno. Pero si no existiera dicho entorno (por ejemplo, en el vacío), el movimiento se imprima a cualquier objeto permanecerá constante e inalterado.

Es decir, a los diferentes objetos no se les acaba el movimiento por que sí, sino por culpa del rozamiento. Aunque, en realidad, no es que el niño sea un poco cortito al pensar de esa forma; durante muchos años reinó la teoría aristotélica, según la cual todos los cuerpos no sometidos a una fuerza externa tienden a volver a su estado natural de reposo.

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¿Contra el que viene de cara, o contra el muro?

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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?

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Unidades (5): Presión y torque

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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.

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Unidades (4): Aceleración y fuerza

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.

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Conducción de motocicletas, la Física (y 5)

Hoy daremos, por fin, el asalto final a las últimas preguntas que quedan por contestar en cuanto los motivos Físicos que se esconden detrás del comportamiento de los vehículos de dos ruedas.

El penúltimo bloque de preguntas tiene que ver con los frenos. La primera: ¿Cual es la razón por la que a la moto le cuesta más negociar una curva si entramos en ella con el freno delantero aplicado, que sin él? Recordemos que las ruedas controlan la moto gracias a la fuerza de fricción estática con el pavimento. Pero dicha fuerza no es infinita, hay la fuerza que hay. Si necesitas más de la que la fricción puede dar, patinarás.

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Conducción de motocicletas, la Física (4)

Aún nos quedan pendientes unas cuantas cuestiones de Morrillu acerca de los fundamentos Físicos que rigen el pilotaje de las motocicletas.

La primera pregunta de hoy tiene que ver con el reparto lateral del peso del piloto durante las curvas. Morrillu nos comentaba que, para empezar a tumbar la moto al empezar el viraje, desplaza su peso hacia la estribera interior. Al hacer esto, consigue que el centro de masas se desplace un poco hacia ese lado.

Como hemos repetido ya varias veces a lo largo de esta serie de mensajes, si el centro de gravedad deja de estar justo por encima de la linea imaginaria que une los puntos de apoyo, la moto se cae hacia ese lado. En este caso, por supuesto, se trata de que se incline, pero sin llegar a caer. El equilibrio, como ya dijimos en la segunda entrada, se consigue gracias a que la moto empieza a virar: la propia tendencia a salir disparada hacia fuera de la curva, compensa la tendencia a caer.

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Conducción de motocicletas, la Física (2)

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Seguimos explicándole a Morrillu los fundamentos Físicos del pilotaje de motocicletas. Ayer, tras muchos sufrimientos, conseguimos explicarle más o menos todo lo que implica viajar en línea recta y mantener el equilibrio. Hoy meteremos las manos en la masa en lo más divertido: tomar curvas.

Nuestro compañero, experto motero, nos comentaba en la parte sensitiva de esta serie que, a baja velocidad, tiene suficiente con orientar el manillar hacia donde quiere virar para que la motocicleta siga la trayectoria curva deseada. De hecho, este es exactamente lo mismo que hacen los coches para girar, como analizamos extensamente en El invento de la rueda (3).

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