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Las leyes de la física y sus efectos en la conducción.

junio 11, 2020
profesor-de-fisica - fsica grado

El aumento de la velocidad hace que las leyes de la física sean cada vez más importantes para el conductor. Estas leyes, aunque no son aplicadas por un oficial de policía o escritas por una agencia legislativa, son absolutamente vinculantes para todos los conductores, y nadie puede suavizar su efecto. Las leyes de la física controlan cada objeto que se mueve. Las leyes específicas que se aplican a la conducción cubren áreas como la fricción, la fuerza centrífuga y la inercia, el impacto y la gravedad. Siempre debe recordar que estas leyes se aplican tanto a la conducción en ciudad como a la conducción en carretera, ya que su importancia aumenta en proporción a la velocidad a la que viaja. Sin embargo, este artículo sobre conducción en carretera parece el mejor lugar para discutir su importancia.

La buena visión requiere suficiente luz y tiempo para que una imagen se imponga en la retina del ojo, se transmita al cerebro y desencadene una reacción del conductor. Esto significa que las señales de tráfico, las señales y las marcas en el pavimento se vuelven cada vez más importantes al conducir a velocidades más altas. Estos advierten al conductor antes de las curvas, colinas, intersecciones o pasos a nivel que puedan estar adelante, así como las maniobras planeadas por otros conductores. Un conductor debe aprender a reconocer todos los signos y señales al instante, ya que a velocidades más altas, el tiempo de reconocimiento y reacción se acorta cada vez más. Para facilitar el reconocimiento, los signos y señales en los Estados Unidos están estandarizados en forma y color y pueden reflejar la luz que se ve por la noche. Recuerde que lleva tiempo observar y reaccionar ante un signo, señal o condición. El tiempo de reacción de un conductor determinado es bastante constante, pero la distancia recorrida durante este tiempo está directamente relacionada con la velocidad. En consecuencia, las distancias de frenado y las distancias requeridas para una acción de evitación aumentan a medida que aumenta la velocidad.

Fricción

La fricción es la fuerza que se opone al movimiento de una superficie a otra, y es el medio por el cual un vehículo puede moverse en línea recta, o puede girar o detenerse. Esta fuerza se ejerce por completo a través de cuatro pequeñas zonas de fricción, también llamadas llantas. Si suponemos que el tiempo de reacción promedio es de 0,75 segundos, el sentido común nos dice que cuanto más rápido conduzca el automóvil, mayor será la distancia que se necesitará para detenerse. La diferencia en la distancia de parada de 40 millas por hora a 70 millas por hora es aproximadamente 3.5 veces mayor. Esto significa que si puede detenerse a menos de 100 pies a 40 millas por hora, necesitará 350 pies de latitud para dejar de viajar a 70 millas por hora.

Sin embargo, estas condiciones solo ocurren una parte del tiempo: si la fuerza de fricción se reduce por hielo, nieve, lluvia, petróleo, barro, gravilla suelta, una superficie rugosa o neumáticos en mal estado, las distancias de frenado aumentarían considerablemente y las maniobras de evitación se volverían mucho más difíciles, si no imposibles. Dado que la distancia de frenado aumenta más rápido que la velocidad, es importante permitir una mayor distancia entre su automóvil y el automóvil de adelante cuando aumenta su velocidad.

Inercia y fuerza centrífuga

Si en algún momento se pierde la fuerza de fricción, o la tracción, entre las cuatro áreas pequeñas del neumático y la superficie de la carretera, también se pierde el control, y una o ambas de las siguientes fuerzas físicas pueden determinar la situación: inercia , tendencia de un cuerpo en movimiento a continuar moviéndose en línea recta a menos que una fuerza externa actúe para cambiar su dirección de movimiento; y la fuerza centrífuga, la tendencia de un cuerpo en movimiento a girar alrededor de un centro para alejarse de este centro. La fuerza centrífuga se puede demostrar colocando una pesa en el extremo de una cuerda y balanceándola en un movimiento circular. Si la cadena se suelta o se rompe, el peso abandonará la trayectoria circular y continuará en línea recta.

Obviamente, un efecto similar puede sucederle a un vehículo que gira. Un automóvil que viaja en una curva debe superar la fuerza centrífuga para girar. Si la fuerza centrífuga es mayor que la fricción entre los neumáticos y la carretera, el automóvil no podrá girar, pero se saldrá de la carretera. El punto clave es que la fricción aumenta con la velocidad, pero la fuerza centrífuga aumenta aún más rápido. Como resultado, cuanto más rápida sea su velocidad o más apretada sea la curva, más probabilidades tendrá de no poder moverse con seguridad. Si recuerda este principio, se dará cuenta de que debe reducir la velocidad antes de entrar en una curva, especialmente si el camino está ligeramente resbaladizo

Los frenos nunca deben aplicarse después de entrar en una curva, ya que esto tiende a reducir la fricción entre las ruedas y la carretera. Recuerde, la fricción le permite mover, controlar y detener su automóvil. Cuando considera que para cada neumático, el área que toca la superficie de la carretera es aproximadamente igual al tamaño de su mano, es comprensible que muchos factores puedan causar pérdida de fricción y la pérdida de control resultante. Cuanto mayor sea la velocidad, mayor será la posibilidad de que esto ocurra, y mayores serán las consecuencias. La velocidad siempre debe adaptarse a las condiciones del camino.

Además de la velocidad del automóvil, otro factor que determina si puede o no hacer un giro seguro es el ángulo en el que la carretera está inclinada en la curva. El más simple es un giro inclinado (similar a una pista de atletismo); el segundo, una superficie llana; y el tercero, una superficie coronada. La superficie plana de la carretera es peligrosa a alta velocidad y, en comparación, en una curva, la superficie coronada solo se puede negociar a baja velocidad porque el automóvil está inclinado contra la dirección de la curva. Al ingresar en curvas pronunciadas, generalmente se muestra una señal del velocímetro, que le indica la velocidad a la que se puede viajar con seguridad la curva. Cualquiera que ignore estos signos es de hecho un conductor muy estúpido.

Energía cinética y fuerza de impacto.

Si se pierde el control de un automóvil, el resultado habitual es una colisión, ya sea con otro automóvil o con un objeto fijo. La variable más importante en esta situación es la fuerza del impacto. La fuerza de impacto en sí es una función de la velocidad y el peso del automóvil. Si duplica la velocidad de un automóvil antes de una colisión, la fuerza de impacto es cuatro veces mayor. Si triplica la velocidad del automóvil antes de la colisión, la fuerza del impacto se multiplica por nueve. El peso también tiene un papel que jugar aquí; Si el peso del vehículo se duplica, la fuerza de impacto también se duplica. El resultado total de duplicar la velocidad y el peso del vehículo sería aumentar la fuerza de impacto ocho veces. En consecuencia, cualquier colisión sería necesariamente ocho veces más perjudicial. De hecho, el impacto de golpear un objeto sólido a 30 millas por hora es como salir de un edificio de tres pisos.

Los ingenieros de carreteras utilizan varias técnicas para reducir la fuerza de impacto en caso de contacto inevitable con los objetos circundantes. Las barandas metálicas lisas permiten que un automóvil mire en lugar de golpearse con fuerza. Los hombros grandes, sin obstáculos como árboles, alcantarillas y estribos de puentes, ayudan a reducir el peligro. Cuando los estándares de iluminación y señalización son esenciales, estos postes están diseñados para velar o romperse fácilmente al contacto. ¡La mejor manera de asegurarse de que la fuerza de impacto no actúe sobre su automóvil es conducir en todo momento para evitar colisiones con todos los objetos!

La fuerza de la gravedad

La gravedad, la fuerza que empuja los objetos hacia el centro de la tierra, hará que los automóviles pierdan velocidad al subir colinas, reduciendo sus distancias de frenado; y acelerar el descenso de las colinas, aumentando así sus distancias de frenado.

Un buen conductor reducirá su velocidad cuesta abajo; en pendientes pronunciadas, debe colocar su selector de marchas en la posición baja, de modo que el motor del automóvil actúe como un freno. Las colinas también son peligros potenciales de conducción por otras razones. Limitan la visibilidad; el conductor no debe adelantar ni acercarse a una colina, independientemente de la velocidad a la que se mueven los vehículos que se encuentran adelante, a menos que haya un carril para pasar. En la cima de una colina, el conductor debe estar alerta a la aproximación de los automóviles que no están en su carril derecho o a los obstáculos en la carretera, como un automóvil que se detuvo mientras esperaba girar a la izquierda. Recuerde que debe poder detener su vehículo a una distancia que pueda ver de día o de noche.

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