El esfuerzo de tracción y la resistencia son las dos fuerzas principales que se oponen entre sí y determinan el rendimiento de los vehículos de carretera. El esfuerzo de tracción es la fuerza ejercida contra la superficie de la calzada para permitir que un vehículo avance. La resistencia engloba todas las fuerzas que empujan e impiden el movimiento. Ambas se expresan en unidades de fuerza. La fórmula general para ello es la siguiente:
F t = m a + R a + R r l + R g {{displaystyle F_{t}=ma+R_{a}+R_{rl}+R_{g},}
Donde:
- F t {{displaystyle F_{t}{\i}!}
= Esfuerzo de tracción
- m {{displaystyle m\,\}}.
= Masa del vehículo
- a {{pantalla a,\}}}
= Aceleración
- R a {\displaystyle R_{a},\}}
= Resistencia aerodinámica
- R r l {{displaystyle R_{rl},\}}
{{contestado}}{{displaystyle R_{rl},\}}
= Resistencia a la rodadura
- R g {{displaystyle R_{g},\}}
= Resistencia a la pendiente
Estos componentes se analizan con mayor detalle en las siguientes secciones.
Resistencia aerodinámicaEditar
La resistencia aerodinámica es una fuerza que se produce por el flujo de aire turbulento alrededor del cuerpo del vehículo. Esta turbulencia depende de la forma del vehículo, así como de la fricción del aire que pasa sobre la superficie del vehículo. Una pequeña parte de esta resistencia proviene del flujo de aire a través de los componentes del vehículo, como la ventilación interior. Esta resistencia puede estimarse mediante la siguiente fórmula:
R a = ρ 2 A C D V 2 {{displaystyle R_{a}={\frac {\rho }{2}AC_{D}V^{2}{{}}.
Donde:
- ρ {{displaystyle \rho \},¡¡¡¡¡!!!
= Densidad del aire
- A {{diseño de la imagen \Nde la puerta,\Nde la puerta,\Nde la puerta,\Nde la puerta,\Nde la puerta,\Nde la puerta.}
= Área frontal del vehículo
- C D {{displaystyle C_{D},\}!}
= Coeficiente de arrastre
- V {{displaystyle V\},\}}
= Velocidad del vehículo
La densidad del aire es una función de la elevación y la temperatura. El área frontal y el coeficiente de resistencia son generalmente únicos para cada vehículo o tipo de vehículo.
Resistencia a la rodaduraEditar
La resistencia a la rodadura es causada por la interacción de los neumáticos con la superficie de la carretera. Existen tres causas principales que crean esta resistencia. La primera es la rigidez del neumático y la superficie de la carretera. La segunda es la presión y la temperatura de los neumáticos. La tercera es la velocidad de funcionamiento del vehículo. Este valor de la fricción de rodadura puede calcularse a partir de una fórmula muy simplificada, dada aquí en sistema métrico. V {\displaystyle V}
está en metros por segundo.
f r l = 0,01 ( 1 + V 44,73 ) {\displaystyle f_{rl}=0,01(1+{\frac {V}{44,73}})}
La resistencia causada por esta fricción aumentará a medida que se añada peso al vehículo. Por lo tanto, se puede calcular la resistencia a la rodadura.
R r l = f r l W {{displaystyle R_{rl}=f_{rl}W,¡{\i}}
Donde:
- W {{displaystyle W,\}} ¡
= Peso del vehículo
- f r l {\displaystyle f_{rl},\}!
= Fricción de rodadura
Resistencia de gradoEditar
La resistencia de grado es la forma más simple de resistencia. Es la fuerza gravitacional que actúa sobre el vehículo. Esta fuerza puede no ser exactamente perpendicular a la superficie de la carretera, especialmente en situaciones en las que hay una pendiente. Así, la resistencia a la pendiente puede calcularse con la siguiente fórmula:
R g = W G {{displaystyle R_{g}=WG,\}}
Donde:
- W {{displaystyle W,\}}
= Peso del vehículo
- G {\displaystyle G,\!}
= Grado (longitud/longitud)
Esfuerzo de tracciónEditar
El esfuerzo de tracción es la fuerza que permite al vehículo avanzar, sometido a las resistencias de las tres fuerzas anteriores. La derivación de la fórmula proviene de la comprensión de las fuerzas y momentos que sobre alrededor de los distintos neumáticos. Se puede resumir en un concepto sencillo, ilustrado aquí.
Para un coche de tracción trasera:
F m a x = μ W ( l f – f r l h ) / L 1 – μ h / L {\displaystyle F_{max}={frac {\mu W(l_{f}-f_{rl}h)/L}{1-\mu h/L}{1}.
{{displaystyle F_{max}={frac {\mu W(l_{f}-f_{rl}h)/L}{1-\mu h/L},\}= Esfuerzo máximo de tracción
- μ {{displaystyle \mu \},\}}.
= Coeficiente de adherencia a la carretera
- W {\displaystyle W,\!}
= Peso del vehículo
- l r {\displaystyle l_{r},\}}
= Distancia del eje trasero al centro de gravedad del vehículo
- l f {{displaystyle l_{f},\}}}
= Distancia del eje delantero al centro de gravedad del vehículo
- f r l {{displaystyle f_{rl},\}}
= Coeficiente de fricción de rodadura
- h {\displaystyle h,\}}
= Altura del centro de gravedad sobre la superficie de la calzada
- L {\displaystyle L,\!}
= Longitud de la distancia entre ejes
Cálculo de la pendienteEditar
La mayor parte del trabajo relacionado con el esfuerzo de tracción está orientado a determinar la pendiente admisible de una carretera determinada. Con un cierto tipo de vehículo conocido que utiliza esta carretera, la pendiente puede ser fácilmente calculada. Utilizando la ecuación de equilibrio de fuerzas para el esfuerzo de tracción, se puede separar un valor para la pendiente, produciendo la fórmula siguiente:
G = F t – F a – F r l W {{displaystyle G={frac {F_{t}-F_{a}-F_{rl}{W}},}}
- R g {{displaystyle R_{g},\}}
