Cuando un coche toma una curva, la fuerza centrífuga «tira»
del centro de gravedad de la carrocería hacia el exterior,
haciéndola rotar alrededor del eje de balanceo. Esto
ocurre porque, al encontrarse este centro de gravedad a una
cierta distancia de este eje, esa fuerza genera un momento
proporcional a esta distancia.
Con el balanceo, se comprimen los muelles del lado exterior
de la curva y se extienden los del otro; la barra estabilizadora
o el eje torsional, si los hay, se retuercen.
Al mismo tiempo, la fuerza vertical (flechas azules en las
figuras) que soportan las ruedas exteriores se incrementa
mientras la de las interiores se reduce. El equilibrio se
alcanzará cuando la asimetría de cargas existente
entre las ruedas exteriores y las interiores, que en virtud
de esa asimetría suponen un momento o par de fuerzas,
compense el momento de rotación asociado a la fuerza
centrífuga que actúa sobre el centro de gravedad.
Cuanto mayor sea esta fuerza centrífuga (o lo que
es lo mismo, cuanto mayor sea la aceleración lateral
a la que se le someta), y cuanto menos rígidos sean
estos elementos, mayor será el ángulo de balanceo
en el que se alcanzará este equilibrio.
La Tercera Ley de Newton viene a decir que a toda fuerza
aplicada por un cuerpo en otro le corresponde una de la misma
intensidad y de sentido contrario. En realidad, lo que acaba
de ocurrir es una sucesión de ejemplos de esta ley.
Desde el centro de gravedad de la carrocería hasta
la huella de los neumáticos, distintos elementos del
chasis se han comprimido (los muelles), retorcido (las estabilizadoras),
cambiado de forma (los neumáticos) o tensionado (el
resto de los elementos de la suspensión), para contraponer
a la fuerza centrífuga, de un extremo, la fuerza lateral
de los neumáticos, del otro, un apoyo en el único
punto donde esto posible: el suelo.
En curva, hay una disminución de carga en las ruedas
interiores y un aumento en las exteriores. Parte de esta diferencia
de carga afecta a muelles y estabilizadoras y provoca el balanceo.
Otra parte se debe a la conexión con el bastidor de
los elementos de suspensión y no afecta al balanceo.
En un kart, que no tiene suspensión, toda la diferencia
de carga entre las ruedas exteriores e interior es de este
segundo tipo, sin balanceo.
Cuanto más cerca esté el eje de balanceo del
centro de gravedad, menor será la diferencia de carga
que afecta a los elementos elásticos, porque también
será menor el brazo de palanca de la fuerza centrífuga
alrededor del eje de balanceo. En consecuencia, el balanceo
disminuirá, aunque la diferencia de carga será
aproximadamente la misma.
|
|
En un caso extremo, si elevamos el eje de balanceo hasta
hacerlo coincidir con el centro de gravedad, el momento generado
por la fuerza centrífuga será nulo, pues está
siendo aplicada en el mismo único eje alrededor del
que la carrocería puede rotar. En ese caso no habrá
momento de giro alrededor del eje de balanceo. En ese caso
(o en un kart) todas las variaciones de carga en las ruedas
se deben a fuerzas que se transmiten a través del bastidor.
Puesto que en este caso el momento que muelles y estabilizadoras
deberán transmitir será nulo, no existe ninguna
fuerza que los pueda comprimir o retorcer, y la carrocería
no balanceará nada por muy blandos que estos elementos
sean.
|
|
Y llevando las cosas aún más allá, podemos
localizar el eje de balanceo por encima del centro de gravedad,
en cuyo caso la carrocería tendería a balancear
en sentido contrario, hacia el interior de la curva. En este
caso, y dependiendo de la geometría empleada, podría
darse el caso de que fueran los muelles de las ruedas interiores
los que se comprimieran, y los de las exteriores los que se
extendieran (como ocurre en algunos vagones de tren).
En ese caso, la diferencia de carga sería la misma:
habría un incremento de carga en las exteriores y una
disminución en las interiores. La fuerza centrífuga
sigue tirando de la carrocería hacia el exterior de
la curva, su compensación requiere que se siga incrementando
la carga de las ruedas exteriores, a costa de las interiores.
No debe perderse de vista que la transferencia total de carga es
proporcional a la masa suspendida, la aceleración a
que se le somete y la altura del centro de gravedad al suelo.
Todo lo que ocurra con los centros y eje de balanceo únicamente
determinará como se repartirán muelles y estabilizadoras,
por un lado, y brazos de suspensión, por el otro, el
esfuerzo de transmitir estas cargas.
|