La Física en la conducción de automóviles

En el movimiento de los automóviles, incluido su motor, se aplica la física, y son procesos físicos muy básicos, que juntos hacen que un vehículo pueda funcionar. Generalmente se analizan las partes por separado y sería muy difícil explicarlo en conjunto en una nota.

Cuando se conduce un vehículo se aplica la física sin darse cuenta de que se lo está haciendo. Trataremos de explicar algunos casos sencillos e interesantes.

Las frenadas son uno de los casos más simples. Cuando se tiene la necesidad de frenar hay cosas que resultan naturales y otras no tanto. Desde que se decide frenar y el cerebro manda la orden de hacerlo al pie, transcurre un tiempo que se llama el tiempo de reacción. Todas las personas tienen un tiempo de reacción parecido, pero la distancia que recorra el vehículo depende fundamentalmente de su velocidad. A mayor velocidad, mayor será la distancia recorrida. Cuando se ha accionado el freno, la distancia que se recorre hasta que se detiene, depende también de la velocidad que traía el vehículo y de la forma en que se frena. No hay que pisar el embrague mientras se frena, porque de esa manera el motor ayuda a a bajar la velocidad. El embrague se debe accionar recién cuando la velocidad es muy baja para que el motor no se apague. En los vehículos más antiguos hay que accionar el freno de manera intermitente para que las ruedas no se bloqueen. Si se bloquean comienzan a arrastrarse y la distancia de frenado dependerá de la fuerza de rozamiento entre la rueda y la superficie, no de la calidad y el estado de los frenos. Los autos más modernos tienen un sistema antibloqueo (ABS, anti-lock brake systems) que produce automáticamente la intermitencia del freno. El conductor siente como que el pedal tiembla. Aunque este sistema evita que las ruedas se arrastren sobre la superficie, esto ocurrirá por períodos muy breves. La distancia de arrastre dependerá de la fuerza de rozamiento entre la superficie y de la condición de los neumáticos. Se debe tener en cuenta que todo lo expuesto, es para el caso en que el vehículo se mueva sobre una superficie horizontal y recta. En curvas, subidas o bajadas, la situación es un poco diferente.

Otro caso interesante es el de las curvas. Cuando un vehículo transita una curva y se mueve con una velocidad alta, se tiene la sensación de que algo nos tira hacia afuera. La realidad es que los cuerpos tienden a seguir en línea recta. Por el rozamiento entre las ruedas y la superficie y porque las ruedas se giran en el sentido de la curva, se sigue la trayectoria correcta. Si la velocidad es muy alta o la fuerza de rozamiento es pequeña, como puede ocurrir si la superficie está mojada, hay nieve o las superficies de la rueda están gastadas, el vehículo puede salir del camino, como despedido hacia afuera de la curva, es decir, tiene a seguir una trayectoria recta. Esto ocurre en el caso en que la superficie de la curva es horizontal. Si la curva está inclinada, teniendo una pendiente que hace que el lado externo esté más alto que el interno, es más fácil seguir la trayectoria correcta. Esta inclinación se llama peralte y hace que el propio peso del vehículo compense la inercia y pueda seguir la trayectoria de la curva. El peralte se calcula teniendo en cuenta el radio de curvatura del camino y la velocidad a la que se supone que se moverán los vehículos. Si la velocidad es diferente a la velocidad óptima, habrá que hacer algunas correcciones en la conducción. Nuevamente el correcto comportamiento en la curva depende de las condiciones de los neumáticos y de la superficie. No es lo mismo un camino pavimentado seco que uno mojado o con nieve o un camino de ripio.

Como se ve, una correcta conducción depende, en parte, de las condiciones del camino y del vehículo y sobre todo de la capacidad, la atención y la responsabilidad del conductor.

Cabe destacar que las consideraciones anteriores son para vehículos de calle. En el caso de vehículos más pesados como camiones, o vehículos de competencia, hay que tener otros cuidados.