propiedades mecanicas

Fuerza que actúe sobre el vehículo
Un coche de 1.500 kg de masa (14.700 N) está parado (μ = 0,05). El conductor arranca y la velocidad del coche durante los diez primeros segundos obedece a la gráfica:



Gráfica de la deformación

1 a) ¿Cuál ha sido la fuerza neta y la fuerza motriz durante ese tiempo?
2 b) Durante los diez segundos siguientes, el coche mantiene su velocidad constante.¿Cuál es ahora la fuerza neta y la fuerza motriz?
3 c) El conductor frena y el coche se detiene en cinco segundos. Calcular la fuerza neta y la fuerza de frenado.

1 a) Como actúan varias fuerzas:
Σ F → = m · a → → F M - F R = m · a (en el sentido del movimiento)
Por tanto, el valor de la aceleración es:
a = v F - v 0 t = 20 m / s - 0 m / s 10 s = 2 m / s 2

Calculando la fuerza derozamiento:
FR = μ · P = 0,05 · 14.700 = 735 N
y la fuerza motriz:
FM = FR + m · a = 735 + 1.500 · 2 = 3.735 N
Podemos conocer la fuerza neta que actúa sobre el vehículo:
ΣF = FM - FR = 3.735 - 735 = 3.000 N
2 b) Si la velocidad es constante, no hay aceleración, la fuerza resultante es nula.
ΣF = 0 → FM - FR = 0 → FM = FR = 735 N
3 c) A partir de la aceleración (FF = fuerza de frenado):
a = v F- v 0 t = 0 m / s - 20 m / s 5 s = - 4 m / s 2
ΣF=-(FF + FR) = m · a → -(FF + FR) = 1.500 · (-4) = -6.000 N → FF + FR = -6.000 N
Entonces:
FF = FNeta - FR = 6.000 - 735 = 5.265 N
La fuerza, al igual que el desplazamiento y la velocidad, posee una dirección y sentido en el espacio, las cuales estarán determinadas por la aceleración. Por ejemplo, un automóvil viaja en la dirección norte-sur,con sentido hacia el norte, como se indica en la figura:

Si el vehículo tiene aceleración positiva, es decir, está aumentando su velocidad, entonces la fuerza que actúa sobre él está también dirigida hacia el sentido norte. Pero si su aceleración es negativa, es decir, está, reduciendo su velocidad (o va frenando), entonces la fuerza que actúa sobre él está dirigida en el sentido sur.
El frenodinámico
Se aplica cuando los los motores eléctricos de tracción de un vehículo son usados como generadores para disminuir la velocidad del aquel. Se denomina freno reostático cuando la electricidad generada es disipada en forma de calor por medio de resistencias, y freno regenerativo cuando la energía producida es devuelta a la línea de alimentación o es almacenada en baterías para uso futuro. Elfreno dinámico reduce el desgaste de los componentes del sistema de freno convencional y, adicionalmente, puede reducir el consumo de energía.
Funcionamiento:
Durante el frenado, los campos de los motores están conectados al generador principal (locomotora diésel-eléctrica) o a la línea de energía (locomotora eléctrica), mientras que los rotores están conectados a un banco de resistencias o ala línea de alimentación. Las ruedas de la locomotora hacen girar el rotor de los motores, y si los campos están excitados, dichos motores actúan como generadores.
Para los motores con imán permanente, el frenado dinámico es fácilmente realizado cortocircuitando sus terminales, haciendo que el motor realice una parada brusca. Este método, sin embargo, disipa toda la energía en forma de calor en elmismo motor, y no puede usarse de otra forma que no sea en forma intermitente y con baja potencia debido a las limitaciones en la refrigeración de los motores. No es adecuado para aplicaciones de tracción.
Sobreancho de una curva
El aumento de la anchura de los carriles de circulación en las curvas proporcionará a los conductores una mayor superficie en la que realizar la maniobra de giro yaumentará el margen de seguridad en caso de que se produzca un error mientras se negocia dicha curva.
Adicionalmente, y pensando en los vehículos pesados y articulados, la curva de una calzada se diseña con un sobreancho tal como se muestra en el anexo gráfico.

El sobreancho o anchura adicional con que se dota a una curva para facilitar el giro de los vehículos se obtiene aplicando la...