El avance del vehículo se consigue pues gracias a los sistemas de transmisión en sí, aunque hay que tener en cuenta que que este "avance" es frenado por diversas fuerzas o resistencias que se oponene a el. Estas son principalmente: resistencia a la rodadura, resistencia al aire , resisitencia del rozamiento mecánico, resistencia de inercia y resistencia por pendiente.
RESISTENCIA A LA RODADURA
La resistencia a la rodadura, a veces llamada rozamiento de rodadura o arrastre rodante, es la resistencia que se produce cuando un objeto redondo como una pelota o neumático rueda sobre una superficie plana, en línea recta con un movimiento de velocidad constante. Es causada principalmente por la deformación del objeto, la deformación de la superficie, o ambas cosas.
Otros factores contribuyentes incluyen el radio de la rueda, la velocidad de avance, adhesión a la superficie, y la relación micro-deslizamiento entre las superficies de contacto. Depende en gran medida del material de la rueda o del neumático y el tipo de suelo.
Por ejemplo, la goma dará una mayor resistencia a la rodadura de acero. Además, la arena en el suelo le dará más resistencia a la rodadura de hormigón. Cualquier movimiento de las ruedas de los vehículos poco a poco se hace más lento debido a la resistencia a la rodadura incluida la de los rodamientos, como un tren de coches con ruedas de acero que se mueven en rieles de acero que ruedan más que un autobús de la misma masa con neumáticos de caucho que se mueven en el asfalto. El coeficiente de resistencia a la rodadura es generalmente mucho menor para los neumáticos o las bolas que el coeficiente de fricción por deslizamiento.
La principal causa de resistencia a la rodadura es de histéresis. Una de las características de un material es que es deformable, tal que la energía de deformación es mayor que la energía de la recuperación. El compuesto de caucho de los neumáticos en las exposiciones es de diéresis. A medida que el neumático gira bajo el peso del vehículo, experimenta ciclos repetidos de la deformación y la recuperación, y la pérdida de energía se disipan como calor de histéresis. La histéresis es la principal causa de pérdidas de energía asociadas con resistencia a la rodadura y se atribuye a las características viscoelásticas de la goma.
Así, los materiales que se flexionan más se recuperan poco a poco, como el caucho, exhiben resistencia a la rodadura más de los materiales que se flexionan menos, como el acero, o que se recuperan más rápidamente, como la sílice.
Los neumáticos de baja calidad suelen incorporar sílice en lugar de carbón negro en su compuesto de caucho para reducir la frecuencia de histéresis baja, sin comprometer la tracción.
Varios factores afectan la magnitud de la resistencia a la rodadura de un neumático:El radio de la rueda, la velocidad de avance, adhesión a la superficie, y la relación micro-deslizamiento.
Material – rellenos diferentes y polímeros en la composición de los neumáticos puede mejorar la tracción y reducir la histéresis. La sustitución de algunos de carbono negro, con precio de sílice de mayor silano es una forma común de reducir la resistencia a la rodadura.
Las dimensiones con resistencia a la rodadura de los neumáticos están relacionadas con la flexión de los flancos y el área de contacto del neumático. Por ejemplo, a la misma presión, más amplio neumáticos de la bicicleta menos flexibles en las paredes mientras ruedan y por lo tanto tienen una menor resistencia a la rodadura (aunque superior la resistencia del aire).
Medida de la inflado – Baja la presión en los resultados de los neumáticos en más flexión de los flancos y una mayor resistencia a la rodadura. Esta conversión de energía aumenta la resistencia a las paredes laterales y también puede producir un sobrecalentamiento.
Para realizar el cálculo de la resistencia a la rodadura de un vehículo en movimiento dbemos etener en cuenta: peso a soportar por la rueda, tipo de terreno, dimensiones del neumático, aumento del coeficiente de rodadura con la carga, velocidad, aceleración, baja presión de neumáticos, etc.
Para calcular sencillamente la resistencia a la rudaduro debemos multiplicar el peso del vehículo por el coeficiente de rodadura.
Rr= peso vehículo x cte rodadura
El coeficiente de rodadura se calcula:
Cte rodadura = 1/2 longitud huella / radio rueda
Para el coeficiente de rodadura debemos tener en cuenta detalles como son presión de inflado (influye en radio total, velocidad, superficie, etc.).
Videos interesantes, conviene verlos porqué tienen detalles importantes:
RESISTENCIA DEL AIRE
Esta es la fuerza que sufre un cuerpo al moverse a través del aire, y en particular a la componente de esa fuerza en la dirección de la velocidad relativa del cuerpo respecto del medio. La resistencia es siempre de sentido opuesto al de dicha velocidad, por lo que habitualmente se dice de ella que, de forma análoga a la de fricción, es la fuerza que se opone al avance de un cuerpo a través del aire.
Coeficiente aerodinámico (Cx), s la expresión de la resistencia que ofrece un cuerpo a moverse dentro de un fluido por razón de su forma. Se toma como un coeficiente adimensional, a partir de la resistencia que hace una plancha cuadrada de metal, de 1 m de lado. Al coeficiente de la plancha se le atribuye el valor 1, y a otros cuerpos se les atribuye un valor como referencia a ese.
Hasta cierto punto, el Cx es independiente del tamaño del cuerpo y de la velocidad del fluido. A partir de cierto punto, puede haber variaciones en el Cx por cualquiera de las dos causas. Por esta razón, cuando se trabaja con modelos a escala para estudiar la aerodinámica de una forma, esta escala no suele ser menor de 1 a 5.
El Cx en la mayoría de los coches de producción está entre 0,25 y 0,40; algunos coches experimentales o prototipos bajan de 0,20. El Cx es uno de los datos necerarios para calcular la resistencia aerodinámica., que es una fuerza. El otro dato es un área de referencia que, en coches de producción, es equivalente a la superficie frontal. La razón por la que se escoge la superficie frontal es que se supone que por detrás del plano de mayor área es donde se produce la separación del flujo aerodinámico de la carrocería; esta separación del flujo es la principal causa de resistencia aerodinámica en coche de producción.
Al multiplicar el coeficiente de penetración Cx, tomado como número adimensional, por la superficie frontal expresada en m², queda un valor de resistencia aerodinámica SCx, expresado en también m².
Se llama coeficiente de penetración «Cx» porque la x indica una dirección en un eje de tres coordenadas; al coeficiente vertical o de elevación se le denomina «Cz»por la misma causa. Otra forma de referirse al coeficiente de penetración es Cd, donde la d es la inicial de la palabra inglesa «drag»; según esta nomenclatura, el coeficiente de elevación es Cl, por «lift».
Para calcular la resistencia al aire:
Resistencia aire = presión resistente (vehiculo) x superficie (vehículo) x cte aerodinámcio
Cte aerodinámico = Resistencia del aire / 1/2 · d · V2 · s
(d = densidad, V2 = velocidad al cuadrado)
Imagenes clave de vehículos de competición para entender un poco el efecto de la resistencia aerodinámica:
La aerodinámica es una rama de la mecánica que no para de evolucionar.
El objetivo de la aerodinámica es reducir al máximo la resistencia contra el aire (en el caso de F1 el vehículo debe pegarse lo máximo posible al axfalto de manera que entre el mínimo aire posible por debajo y consiga mayor adeherencia).
El cálculo del coeficiente aerodinámico resulta laborioso y se hace imprescidibles los túneles de viento y los programas informaticos diseñados a tal fin.
RESISTENCIA DEL ROZAMIENTO MECÁNICO
Consideramos que la potencia útil de un vehículo es el resultado de multiplicar el rendimiento mecánico por l apotencia aplicada al embrague o potencia al freno.
Potencia útil = potencia aplicada en embrague x rendimiento mecánico
RESISTENCIA DE LA INERCIA
La inercia es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en su estado de reposo o movimiento, mientras no se aplique sobre ellos alguna fuerza, o la resistencia que opone la materia al modificar su estado de reposo o movimiento. Como consecuencia, un cuerpo conserva su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme si no hay una fuerza actuando sobre él.
En física se dice que un sistema tiene más inercia cuando resulta más difícil lograr un cambio en el estado físico del mismo
Resistencia de la inercia = masa x aceleración
RESISTENCIA DEBIDA A LA PENDIENTE
Debido al peso del vehículo subiendo una cuesta se produce una resistencia que hay que vencer para poder superarla. Justo al contrario que si bajaramos una pendiente.
La fuerza generada al superar pendientes depende del peso del vehículo y del ángulo
de la pendiente donde α:Fuerza pendiente = p · sen α
La pendiente de una carretera o camino está determinada por la relación que
existe entre la altura superada y la longitud recorrida
sen α = altura / longitud recorrida de la pendiente
sen α · 100 = pendiente en %
La fuerza que produce la masa del vehículo por la gravedad (p) la soportan principalmente los neumáticos. En los ascensos o descensos esta fuerza se descompone en dos, una que es soportada por los neumáticos y otra que empuja al vehículo en sentido contrario al de la marcha en el ascenso
Aquí un señor que no se si tiene en cuenta la
aerodinámica
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