4. Desarrollo de la tarea
En el circuito de Nardó
¿Recuerdas la pista de Nardó? Está situada en el sureste de Italia, es circular y tiene un radio de 2 km y una longitud de 12,5 km. Además, para facilitar que los coches puedan alcanzar velocidades muy altas, la parte más exterior se encuentra peraltada: el muro alcanza los 3 m de altura, con un peralte de 15º. Es una pista clásica para probar prototipos y batir récords de velocidad, ya que se han alcanzado los 407 km/h.
Un coche de 1500 kg se va a someter a
una serie de pruebas en ese circuito. En primer lugar, se montan neumáticos
blandos, que proporcionan mucho agarre, y se pone a circular el coche por la
parte interior de la pista, que es horizontal.
1) Representa el esquema de las fuerzas que actúan sobre el coche cuando se está moviendo con una rapidez constante. Indica explícitamente el agente que produce cada una de ellas (considera solamente el rozamiento con el asfalto)
2) El piloto observa que al alcanzar los 252 km/h, comienza a perder el control del coche, que tiende a salirse de la curva. ¿Cuál es el coeficiente de rozamiento entre esas ruedas y el asfalto?
3) ¿El rozamiento con el asfalto depende de la masa del coche? ¿Y el consumo de gasolina?
4) Después, se cambian los neumáticos, y se montan unos que tienen un coeficiente de rozamiento muy pequeño. Si se pone a circular por la parte peraltada ¿cuál será la velocidad máxima que puede alcanzar sin tener en cuenta el efecto del rozamiento?
5) ¿De qué forma depende la velocidad máxima del ángulo del peralte?
6) ¿Por qué los coches de carreras tienen esa forma tan aerodinámica?
7) Si realizase la
prueba un truck (como los de la foto, por ejemplo) ¿qué opinas de la influencia
de la aerodinámica en ese caso? ¿Cómo sería la velocidad máxima alcanzada en
comparación con la del coche de pruebas? Considera que las ruedas tienen el
mismo coeficiente de rozamiento y circula por la misma pista.
En el circuito de Montmeló
Días después, trasladan el coche al circuito de Montmeló, para ajustar su funcionamiento con vistas a los campeonatos oficiales.
Observa el circuito, en el que se indican todas las curvas en el trazado de fórmula 1.
8) Justifica cuál crees que será la curva más rápida y cuál la más lenta.
9) ¿Cuál crees que es la zona de la pista en la que la conducción resulta más difícil, teniendo en cuenta su trazado? ¿En qué tramo se alcanzará la velocidad máxima?
10) Si entre las curvas 9 y 10 hay un cambio de rasante de 50 m de radio ¿a qué velocidad se puede pasar como máximo sin que el coche vuele?
11) ¿Por qué tienen tanto miedo los pilotos a las manchas de aceite en la pista?
12) Los motoristas tienen un recurso del que no disponen los coches: se inclinan al tomar las curvas. Justifica la razón utilizando un diagrama de fuerzas.
13) Calcula a qué velocidad puede tomar un motorista una curva de 50 m de radio por el hecho de inclinarse 30º con respecto a la vertical (no tengas en cuenta el rozamiento).
Observación: No se está teniendo en cuenta algunos factores que realmente afectan al proceso (el rozamiento del aire, que aumenta con la velocidad, así como que el rozamiento varía al inclinarse una moto o moverse por un peralte).