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CONCEPTOS FÍSICOS BÁSICOS DE LA CAJA DE CAMBIOS, El trabajo que realiza…
CONCEPTOS FÍSICOS BÁSICOS DE LA CAJA DE CAMBIOS
FUERZA
Se expresa con la letra F y su unidad es el newton, N, que es la fuerza necesaria necesaria para proporcionar una aceleración de 1 m/s2 a un objeto de 1 kg de masa. 1N = 1 (kg · m/s2)
En la Tierra existe una fuerza de gravedad que actúa sobre los cuerpos por lo que a veces en vez de hablar de masa hablamos de peso teniendo en cuenta esta fuerza.
P = m (masa) · g (gravedad)
En nuestro caso algunas de las fuerzas más relevantes son las fuerzas de resistencia y que se oponen al avance, ya que:
Mantener la velocidad
F. Accionamiento = F. Resistencia
Acelerar
F. Accionamiento > F. Resistencia
Fuerza de la inercia
La inercia es la propiedad que tienen los cuerpos de resistirse al cambio del estado en que se encuentra. Se calcula:
F = m · a
Resistencia del aire
Resistencia encontrada por el vehículo en su desplazamiento por ir chocando con el aire. Depende de:
Su superficie
Coeficiente de penetración aerodinámica (Cx)
Resistencia a la rodadura
Debido al peso que soportan las ruedas, los neumáticos ejercen presión sobre el terreno. Esto provoca un rozamiento con el terreno y por tanto una resistencia.
Depende del peso del vehículo, la naturaleza del suelo y los neumáticos y se calcula:
Ffricción total = μ · Fvehículo
Pendiente de la calzada
Cuando un vehículo sube una pendiente aparece una pendiente que empuja en sentido contrario. Depende de el peso del vehículo y la inclinación y se calcula:
Fp = p (peso del vehículo en newton) · senx
Si queremos calcular la pendiente:
Distancia vertical · 100 / Distancia horizontal
Resistencia por rozamiento mecánico
Esta resistencia se debe a las perdidas de rendimiento en los mecanismos de transmisión como consecuencia de la fricción. Suele estar entre el 5% y el 15%
TRABAJO
W = F · s
W = Trabajo
F = Fuerza
S = Recorrido realizado medido en metros
La unidad es el newton metro, Nm.
POTENCIA
Es el trabajo realizado en un determinado tiempo. Se expresa por la letra P y se mide en vatios. Se calcula:
P = W (trabajo en Nm) / t (tiempo empleado en s)
EFECTO DE LAS PALANCAS
Siempre que una fuerza actúa en torno a un punto de giro se produce un par de giro. El par de giro es el resultado de la fuerza aplicada por el brazo de la palanca y se mide en Nm
M = F · r
En nuestro caso nos centraremos en el brazo de palanca de la rueda, ya que toda rueda motriz posee asimismo de un punto de giro, una fuerza de accionamiento, F, y un par de giro, M. El brazo de la palanca es el radio de la rueda, r.
POTENCIA Y GIRO
En nuestro caso nos centraremos en la potencia desarrollada en un giro ya que hablamos de ruedas y por medio de una serie de deducciones llegamos a:
P = M · 2 · π/t
Pero la potencia no se calcula para un solo giro sino para muchos giros en un determinado intervalo de tiempo:
P = M · 2 · π · n
TRANSMISIÓN DE REVOLUCIONES Y PAR DE FUERZA
El motor genera fuerza, revoluciones, par de giro y potencia, pero estos parámetros se deben adaptar a la calzada y las prestaciones requeridas. Esto se realiza en la caja de cambios
Para ver como se produce esta adaptación, ponemos el ejemplo de dos ruedas accionadas por correa. Siendo n, el número de revoluciones y M el par de giro
Rueda motriz = Rueda impulsada
n1 = n2
M1 = M2
Rueda motriz < Rueda impulsada
n1/n2 = 2
M1 · 2 = n2
En la caja de cambios la única diferencia es que la rueda impulsada gira en sentido contrario ya que son ruedas dentadas.
Observando lo expuesto podemos afirmar que siempre:
M1 · n1 = M2 · n2
La relación entre el número de revoluciones de la rueda motriz y la impulsada se denomina relación de transmisión
Si i < 1 desmultiplicación
Si i > 1 Multiplicación
El trabajo que realiza una fuerza se define como el producto de esta por el camino que recorre