Secundaria Velocidad angular maxima sin derrapar

[Aaron]

Hola!,
soy todo un mar de dudas ultimamente con el tema de la fisica que interviene en por ejemplo una carrera de bólidos.

Pues me gustaria saber si alguien podria decirme en condiciones normales, tomando el agarre de una rueda normal a que velocidad podria girar una rueda en la salida de una carrera sin que derrapase para obtener la mayor traccion posible.
No se si exactamente se puede medir la velocidad angular maxima, o si depende del incremento de la velocidad en un determinado tiempo (aceleracion)
y si es asi, me gustaria saber si se podria sacar la aceleracion de un motor através de su potencia.

Muchisisisismas gracias de antemano, se que no teneis ninguna obligacion de responder pero esque esoty interesadisimo en este tema y la verdad o no se buscar o no hay demasiada informacion sobre el tema en internet.

Un saludo!

[gunbladecat]

Re: Velocidad angular maxima sin derrapar

si por no derrapar te refieres a q no patine creo recordar q iba por V=w*r ... pero q alguien me corrija si acaso...

[Fastolfe]

Re: Velocidad angular maxima sin derrapar

Hola, mira la potencia de un motor esta relacionada con su velocidad angular y su torque a través de la siguiente relación:

$$P_{motor}=T_{motor}\cdot\omega_{motor}$$

Pero tu sabes que todos los vehiculos poseen marchas o cambios, éstas simplemente se usan para aumentar el torque a utilizar en las ruedas traseras, hay perdidas de diferente indole, pero tomaremos condiciones ideales de operacion. Esta transformacion esta dada de la siguiente manera:

$$T_{motor}\cdot\omega_{motor}=T_{ruedas}\cdot\omega_{ruedas}$$

Entonces la pregunta se remite a las relaciones de transmision que posee la caja reductora: Hay que dejar en claro que la primera marcha, la que saca al vehiculo del reposo, es la que requiere mayor potencia con un alto torque y baja velocidad angular. Tengo un apunte sobre esto, pero tendria que buscarlo, por el momento es eso.

[xalvarez]

Re: Velocidad angular maxima sin derrapar

Hola Aaron,

Creo que como primera aproximación podrias estimar el torque màximo que pueden soportar las ruedas multiplicando la fuerza de fricción estática ($F_{f}=\mu N$) por el radio de la rueda.
Yo tomaria $N$ como la cuarta parte del peso del coche (4 ruedas).

[carroza]

Re: Velocidad angular maxima sin derrapar

Yo creo que el problema consiste en considerar que es precisamente la fuerza de rozamiento de las ruedas con el suelo la que permite acelerar el coche.

La fuerza de rozamiento es $F_r = \mu m g$ (da igual que el coche tenga cuatro ruedas que cuarenta).

La aceleración máxima es, por tanto $a = F_r/ m = \mu g$.

Por tanto, las ruedas deben tener una aceleración angular máxima que es

$\alpha = a/R = \mu g /R$

donde R es el radio de la rueda.

Así, en el problema lo relevante es la aceneración angular máxima. La velocidad angular puede ser, en principio, tan grande como quieras, siempre que esperes el tiempo suficiente.

[xalvarez]

Re: Velocidad angular maxima sin derrapar

La fuerza de rozamiento es $F_r = \mu m g$ (da igual que el coche tenga cuatro ruedas que cuarenta).

Tan solo ejercen fuerza las ruedas que tienen tracción, con lo que solo la parte de masa proporcional al numero de ruedas con tracción va a servir como normal.

[Fastolfe]

Re: Velocidad angular maxima sin derrapar

Tan solo ejercen fuerza las ruedas que tienen tracción, con lo que solo la parte de masa proporcional al numero de ruedas con tracción va a servir como normal.

?????

[xalvarez]

Re: Velocidad angular maxima sin derrapar

?????

El peso del coche se reparte en las cuatro ruedas.
La fricción vale $F_{f}=\mu N$. En cada rueda tenemos una cuarta parte del peso, con lo que la normal es también una cuarta parte de este peso en cada una de las ruedas (en plano).

Como, por norma general, solo 2 de las ruedas estan realmente empujando solo podemos utilizar esas dos ruedas en la fórmula de la friccion, y estas solo aguantan la mitad del peso del coche. (En un tren solo empuja la máquina. El peso de los vagones no sirve para empujar i solo cuenta como masa inercial), de modo que solo utilizaremos la parte proporcional del peso en proporcion a la fracción de ruedas que traccionan, que en el coche vale (2(ruedas traccion)/4(ruedas totales)) del peso total.

[Fastolfe]

Re: Velocidad angular maxima sin derrapar

El peso del coche se reparte en las cuatro ruedas.
La fricción vale $F_{f}=\mu N$. En cada rueda tenemos una cuarta parte del peso, con lo que la normal es también una cuarta parte de este peso en cada una de las ruedas (en plano).

Como, por norma general, solo 2 de las ruedas estan realmente empujando solo podemos utilizar esas dos ruedas en la fórmula de la friccion, y estas solo aguantan la mitad del peso del coche. (En un tren solo empuja la máquina. El peso de los vagones no sirve para empujar i solo cuenta como masa inercial), de modo que solo utilizaremos la parte proporcional del peso en proporcion a la fracción de ruedas que traccionan, que en el coche vale (2(ruedas traccion)/4(ruedas totales)) del peso total.

Hola, no estoy muy de acuerdo con tu razonamiento con respecto a la distribución de la fricción en las ruedas, estamos de acuerdo que solo 2 ruedas son las que generan la tracción, pero decir que las otras dos no tienen ningún efecto de fricción me parece incorrecto, cuando un automovil acelera este tiende a padearse, por ello los bastidores deben ser bastante resistentes, tambien es la razon por la cual refuerzan la estructura de los vehiculos en los rallys, ya que se ve aumentada la normal actuante en las ruedas delanteras, asi que el problema no es tan simple de resolver.

[carroza]

Re: Velocidad angular maxima sin derrapar

Yo creo que xalvarez tiene razón. Al nivel de simplificación que estamos tratando, las ruedas sin tracción no sirven para inducir aceleración del coche, y sin embargo sí contribuyen a distribuir el peso, y por tanto reducir la fuerza de rozamiento que ejercen las ruedas tractoras.