El enunciado del teorema ews el siguiente: «la condición necesaria y suficiente para que un coche sea estable en su dirección ante una solicitación transversal exterior es que el poder director del tren delantero sea inferior al del tren trasero».
La figura muestra la planta de un vehículo con una serie de fuerzas aplicadas, que veremos cuándo y porqué se crean. Llamemos R1 y R2 a la resistencia a la deriva de cada uno de los dos ejes; R1 del delantero, y R2 del trasero. La resistencia a la deriva, es la que opone el neumático a ser desviado de su trayectoria transversalmente. Ante una solicitación transversal (el viento o una curva ) las ruedas de cada tren producen una fuerza debida a la adherencia del neumático que denominamos F1 en el tren delantero y F2 en el trasero.
El ángulo de deriva que aparece en la rueda de cada tren (a) ante esta solicitación, suponemos que es igual en ambos trenes.
F1 = R1 x a
F2 = R2 x a
Si el centro de gravedad (cg)del vehículo está situado a una distancia A respecto al eje delantero, y B respecto al eje trasero, el par que se opone al creado por la fuerza externa que tiende a desestabilizarle será:
M (par) = F2 x B - F1 x A
Si en la fórmula anterior reemplazamos F1 y F2 por su equivalencia, queda:
M = (R2 x a x B) - (R1 x a x A)
que es igual, a su vez a:
M= a(R2 x B - R1 x A) .
Para que el par M sea positivo, es decir se oponga al que ha creado la fuerza exterior que es lo que nos interesa para que el vehículo sea estable: R2 x B debe ser mayor que R1 x A. Tanto R2 x B como R1 x A, expresan lo que se nombra como poder director del eje correspondiente. Por tanto: «la condición necesaria y suficiente para que un coche sea estable en su dirección ante una solicitación transversal exterior es que el poder director del tren delantero sea inferior al del tren trasero».
Para aclarar lo anterior relacionándolo con el tema de nuestro artículo, supongamos un coche que yendo a una cierta velocidad, se ve sometido a una ráfaga de viento lateral. A la fuerza producida por esa ráfaga situada en su centro de gravedad, la llamamos T. En cada uno de sus ejes podemos descomponer T en dos fuerzas T1 en el delantero, y T2 en el trasero cuya suma de efectos sea equivalentes a ella. T1 hará aparecer un ángulo de deriva a en las ruedas delanteras y T2, un ángulo b en las traseras (esta vez los suponemos diferentes para mas generalidad).
Si b es menor que a (coche subvirador), ante esa fuerza y en ese momento iniciará una trayectoria hacia la derecha del dibujo; esa trayectoria curva, hace que aparezca instantáneamente una fuerza que se opone a T (misma dirección y sentido contrario) producida por la ráfaga de viento, estabilizando el coche. Por tanto, el conductor no se ve obligado a mover el volante prácticamente.
Si b fuera mayor que a (coche sobrevirador) la trayectoria que inicia en ese instante sería hacia la izquierda del dibujo; la fuerza centrífuga que se generaría entonces, se suma a T producida por el viento tendiendo a desestabilizar el coche. El conductor deberá rectificar la trayectoria girando el volante hacia la derecha, porque sino tendería a salirse de la carretera. |