Papelera 21

Demostrar la pericia de un conductor en las rectas es como demostrar la pericia de un matemático recitando las tablas de multiplicar, absurdo y carente de mucho sentido. En una recta solo es necesario tener un coche que corra más. Sin embargo, en las curvas la cosa es diferente. Apuradas de frenada, sobreviraje, subviraje, formas de trazado, etc. Un montón de factores que se ponen en juego e influyen en el resultado final. Echémosles un vistazo sólo a algunos de ellos.

Curva en forma de herradura

Hoy, seguiremos hablando un poco más de aspectos físicos y conducción (porque ya tenía esta sección un poco abandonada). Al fin y al cabo "en la carretera si quieres te puedes saltar todas las leyes, menos las de la fisica". ¡Que gran verdad!

Así pues se plantearemos ciertas preguntas como: ¿por qué se ponen alerones en un coche? ¿Si un vehiculo es manifiestamente más potente que otro ganará sin lugar a dudas en una carrera con muchas curvas al resto? Comencemos.

1.- Los conceptos (NOTA: sacrificaremos un poco la corrección de los mismos para conseguir mayor facilidad de entendimiento):

+ La Normal. Ejemplo: si dejas un libro sobre la mesa hay dos fuerzas actuando. La primera es la que ejerce el propio libro hacia abajo ( conocida como "la de la gravedad" y que es debida a su peso) y la otra es la fuerza Normal, que es la que hace a su vez la mesa para sujetar el libro y que éste no se caiga. Puesto que la Normal es de igual magnitud y dirección (pero diferente sentido: apunta hacia arriba). Aún así en nuestro esquema la pintaremos hacia abajo.

+ El coeficiente de rozamiento . Mide la capacidad de roce de un objeto contra otro. Ejemplo: el papel de lija tendrá alto coeficiente de rozamiento, el culito de un bebé o una cara recién afeitada, bajo

+ Fuerza centrifuga . Ejemplo: montarse en el látigo en las ferias de tu pueblo. Por el ppio. de inercia los objetos tienden a seguir una trayectoria recta. Digamos que no les gusta que nadie les moleste. Si otras fuerzas actuan para desviarlos o frenarlos, oponen cierta resistencia que hay que vencer. Así que para obligar a cualquier objeto (en este caso un coche) a seguir una trayectoria curva hay que efectuar una fuerza centrípeta (=hacia dentro) que contrarreste la centrifuga (=hacia fuera). Hay que "obligarlo" a seguir ese camino. Hay que sujetarlo para modificar su momento de inercia.

Piloto inclinándose para paliar la fuerza centrífuga que tira de su cuerpo hacia fuera

2.- Las formulas:

+ Fr (fuerza de rozamiento)= u * N (=coeficiente de rozamiento * fuerza Normal)
+ Fc (fuerza centrifuga) = m * v² / R (= masa * velocidad al cuadrado / Radio)

Fuerzas que actúan sobre un objeto en curva

3.- Ahora que ya tenemos los conceptos, empezamos los razonamientos. Resulta que podemos igualar Fr = Fc . En una curva, la única forma que tiene el vehiculo de ejercer furza centripeta (y así contrarreste la centrifuga y no salirse hacia fuera) es mediante el rozamiento con el suelo. Ésta es la razon de que una curva con nieve (que tiene poco rozamiento y resvala) se deba tomar a baja velocidad y una curva muy adherente se pueda tomar a velocidad alta. De hecho mientras Fr >= Fc el coche no se saldrá de la curva, ya que habrá mas fuerza sujetando sus ruedas al asfalto que tirando de él hacia fuera. O lo que es lo mismo, tenemos que:

u * N = m * v² /R

Además si somos un pelín observadores nos daremos cuenta de una peculiariad de la masa: que es un parámetro de doble filo . Cuanto más pesado sea el coche más rozará contra el suelo (mayor Normal), y por tanto mejor en las curvas, pero por otro lado al pesar más, entonces, tenderá a irse más hacia fuera (mayor Fc), con lo cual peor para las curvas.

Es decir, la masa tiene un aspecto positivo y uno negativo.

4.- ¿Como mejoramos ésto?

Mirando las formulas surgen las pistas. Nos damos cuenta de que para poder aumentar la velocidad de paso por curva no hace falta un motor muy potente (de hecho la potencia no aparece en ningun sitio en las formulas, salvo ligada indirectamente a través de la velocidad). Es decir tendremos que modificar otros parámetros. Si usted no lo ve claro piense en el siguiente hecho: "a la curva y a las furzas naturales les da igual si usted tiene un Merceces SL 500, o un simple Clio, la única manera que su coche tiene agarrarse al suelo es por las ruedas" . Forma por tanto parte del trabajo de un buen piloto conocer en todo momento el estado de los limites de adherencia de su vehículo, para saber hasta donde se la puede jugar.

Mejoras. A la vista de lo anterior podríamos mejorar de varias formas:

+ Incrementando R . Si nos fijamos el Radio está dividiendo en la ecuacion. Por tanto si la curva fuera más abierta se podría tomar a una velocidad más alta, ya que Fc disminuiría. ¿Solución?. Trazar la curva. Es decir, conducirla en: exterior-interior-exterior. Aprovechando el ancho del carril disponible se puede describir un giro más amplio del normal.

Idealmente se busca la curva abarcadora más extensa, pero hay ciertas escuelas respecto a esto. No profundizaremos por hoy más en este asunto.

+ Disminuir la Fc y aumentar N= Las curvas peraltadas disminuyen la Fc y aumentan la N, ya que cierta parte de la fuerza (al descomponerla) deja de ser perpendicular al suelo. Esto ahora tampoco no nos preocupa mucho, ya que no quiero alargar el post, y porque además no está en manos del conductor modificarlo .

+ ¿Y que hacemos con la masa? ¿La aumentamos o la dismuimos? ¿Llenamos de peso el maletero, o lo vaciamos?. En general suele ser algo mejor disminuirla. Pero, seamos sinceros, lo bueno de verdad sería poder aprovechar todas las ventajas que aporta en la Fr, pero no sufrir sus consecuencias en Fc. ¿Solución? Ser más chulos que un ocho : sacarnos de la manga una "masa virtual", es decir, una masa que sólo actue presionando el coche hacia abajo para que éste pueda agarrarse más al suelo, pero que no cuente y sea ligera como una pluma a la hora de "tirar" del coche hacia fuera. Esa "masa virtual" es tambien conocida como alerón. Al tener éste un diseño en forma de ala de avion invertida, su forma aerodinamica empuja el coche hacia abajo, con la ventaja de que casi no añade peso al vehiculo…. ¿cuanto pesa un alerón?. De modo que los bebeficios del alerón solo son aprovechables a velocidades medias-altas, que es cuando más roza el aire contra ellos. Recordemos por ejemplo como el Porsche 911 , inteligentemente, lo saca sólo a partir de cierta velocidad.

Test de como se abre y se cierra el alerón de un 911

Y aquí es donde hago un pequeño inciso dedicado a esos personajillos tuneadores (y por general algo macarrillas) que suelen gustar de poner alerones tremendamente desproporcionados en sus bugas , porque quedan mazo chulos . Querido amigo tunero: no sólo hay que tener en cuenta la función estética del alertón, sino también su función fisica. Ésto puede ser bastante peligroso ya que al ejercer demasiada fuerza en la parte de atrás lo que sucede es que se levanta la parte de delante. Si no se lo creen miren el video a continuación de esos coches con esos grandes alerones. Un pequeño error de cálculo aerodinámico en máquinas tan potentes puede ser fatal. En las carreras profesionales es algo de sobra conocido, y los túneles de viento están a la orden del día. Por eso, los coches de F1 tienen también el morro en forma de alerón.

Lo que pasó en Atlanta

Alerón trasero de doble hoja

Amigo, no creo que tu coche (por muy pepino que sea) pueda llegar a volar así, pero sí estoy seguro que a altas velocidades perderá apoyo en el tren delantero que es precisamente el más importante a la hora de realizar frenadas de emergencia. Aumentará tu probabilidad de aquaplaning y en lluvia será menos controlable, y además desagstarás irregularmente las ruedas delanteras.

Y finalmente la última medida:

+ Aumentar la Fr = Unos buenos neumáticos en perfecto estado, así como buscar las partes limpias de la calzada en el trazado.

5.- Concluiones rápidas. Han quedado muchas cosas en el tintero, pero de forma resumida podemos decir que un coche equipado con unos buenos neumáticos adecuados a la estación del año, un conductor que sepa trazar inteligentemente las curvas, y un pequeño alerón aerodinámicamente equilibrado, puede ganar muchos puntos para batir a un coche muy potente con malos neumáticos, y conducido por un mal conductor. Y es que, sobrepasado cierto umbral de saciedad en cuanto a motor, en las curvas suele primar más la maña, que la fuerza.

Esta entrada fue escrita el Jueves, 15 de Mayo de 2008 a las 2:48 pm y archivada en Ciencia, General. Puedes seguir cualquier respuesta a esta entrada a través del feed RSS 2.0. Puedes dejar una respuesta, o trackback desde tu propio sitio web.