El centro de gravedad

Qu es? Para qu sirve?

La preocupacin mxima de todo fabricante es lograr un vehculo cuyo comportamiento sea irreprochable , en principio los factores que inciden en el comportamiento del vehculo dependen de tres variables que son :Posicin del centro de gravedad, eje tractor, y diseo de suspensin.

Elcentro de gravedad o baricentroes un punto terico, imaginario (no est marcado en lugar alguno de la carrocera) variable (su posicin se modifica en funcin de los diversos pesos que se introducen en el vehculo) y en el que se aplican tericamente todas las fuerzas que actan en el vehculo, en resumen es aquel punto donde se podra suspender un vehculo y mantendra el equilibrio. La posicin idnea del baricentro de un vehculo es el centro geomtrico del mismo , y con los elementos de mayor peso (motor , caja de cambios , diferencial) lo ms agrupado posible sobre ese punto terico. Entonces hasta ac en resumen El auto ideal sera aquel donde el centro de gravedad (lateral y vertical) estuviera en el centro del auto, esto agregado con una buena suspensin nos dara un vehculo muy neutral y fcil de maniobrar a altas velocidades (Pero ya que el motor tiende a estar en la parte delantera del auto (con la excepcin claro del MR2, NSX, Lambos, Ferraris, y otros con motores traseros o al centro) el centro de gravedad se ubica ms adelante).

Naturalmente que no siempre es posible esta distribucin de los pesos , por habitabilidad y estructura del vehculo. Esta distribucin de los pesos sobre el centro de gravedad va a determinar un factor importante del comportamiento del vehculo : su momento polar o lo que se conoce comnmente comoSUBVIRACINoSOBREVIRACIN. Un vehculo es subvirador o sobrevirador segn su comportamiento en trayectoria curva.SUBVIRAcuando se va de trompa ySOBREVIRAcuando se va de cola , cuando el eje longitudinal del vehculo gira sobre el baricentro (centro de gravedad) , si gira en el mismo sentido que la curvaSOBREVIRA, y si es en sentido contrario a la curvaSUBVIRA. Esta caracterstica en uno u otro sentido o su neutralidad (comportamiento ideal) es importantsima desde el punto de vista de la seguridad.Entre ms alto se encuentre el centro de gravedad, mayor transferencia de peso (carga vertical) ocurre.Para entender mejor esto piense en un Karting donde el centro de gravedad est muy al centro y es muy bajo lo que se traduce en mejor estabilidad, y una Van o Mini Van donde el centro de gravedad es muy alto y los convierte en vehculos muy inestables.Algo que se puede hacer para mejor la suspensin en trminos de transferencia de peso es claro, reducir el peso. A menor peso, menor transferencia del mismo.Un poco de Fsica bsica para comprender algo mejor las reacciones del automvil.De acuerdo, para manejar un vehculo no es necesario ser cientfico de la NASA. Sin embargo, para conducir con un poco de seguridad s que resulta til tener frescosalgunos conceptos bsicos, muy elementales, sobre lo que supone mover un objeto a una cierta velocidad y pretender que su ruta se ajuste al trazado que le proponemos.Lo primero que hay que tener en cuenta es que un coche se mueve porque nosotros se lo ordenamos. Si no le hacemos nada, el coche se queda como estaba: quieto en su lugar de estacionamiento. Otra cosa es que se nos lo lleve la gra municipal. Pero quitando estas excepciones, un vehculo slo se mueve por nuestra voluntad.El coche reacciona a nuestras acciones como conductores.Por eso no tiene sentido decir que el coche se nos va. Cuando un coche se va, hay que pensar quealgo le habremos hecho para que se vaya.Cuanto ms claros tengamos algunos de los principios fsicos que rigen al poner un cuerpo en movimiento, mejor sabremos elegir nuestras acciones para tener controladas las reacciones de nuestro vehculo.

Cuando un objeto se pone en movimiento influye sobre l una fuerza llamadala inercia.Dicho de forma llana, la inercia es la resistencia que opone el objeto a detenerse. Poniendo un paralelismo, sera lo que tira de nosotros cuando nos lanzamos por una pendiente, intentamos parar en seco y nos resulta imposible sin precipitarnos hacia adelante. Esa inercia puede afectar a su movimiento en un plano longitudinal (en la direccin de la marcha), transversal (perpendicular a la direccin de la marcha) o vertical (lo cual no siempre significa perpendicular al suelo). En cualquier caso, hay que tener en cuenta que, como ocurre con las fuerzas, la inercia slo sabe moverse en lnea recta, por lo que no entiende de curvas. Dicho de otra forma, una inercia longitudinal excesiva al inicio de una curva es una mala compaera de viaje. Y si es transversal, tambin.La inercia ser mayor cuanto mayor sea laenerga cinticaque acumule el vehculo en movimiento. Y esta energa depende de la masa del vehculo y la velocidad a la que se desplace. La frmula que define esta energa es Ec=1/2mv2 (con perdn), lo cual significa, sencillamente, que cuanto ms pesa un vehculo (cuanto mayor es su masa), ms energa cintica acumula. Y cuanto mayor es su velocidad, mucho mayor es esa energa cintica. El hecho de que la velocidad se multiplique por s misma (en la frmula aparece elevada al cuadrado) indica que cuando este factor aumenta se disparar la cantidad de energa cintica que acumule el vehculo.

Hay que tener en cuenta que la energa ni se crea ni se destruye, sino que se transforma. Por eso, para que un vehculo se detenga, habr que transformar toda la energa cintica que haya acumulado al moverse. Normalmente esta energa se transforma en calor por efecto de la friccin de los elementos de frenado, por el rozamiento de las ruedas contra el asfalto y por el rozamiento de toda la carrocera contra el aire que la rodea.Cuanta ms energa acumula un vehculo, ms espacio necesitar paratransformar su energa cinticahasta detenerse.Lgico, verdad? Y si sufre una colisin, los daos que experimente el vehculo sern mayores, puesto que la energa cintica se transformar de forma violenta mientras el vehculo reduce su velocidad de forma precipitada.Dicho de otra forma: el hecho de que un coche pese ms que otrono garantiza una mayor seguridad,puesto que la masa del vehculo es uno de los factores determinantes en la acumulacin de energa cintica. El otro, evidentemente, es la velocidad, y lo es en mayor medida. Esa garanta de seguridad que a veces se atribuye a los coches grandes vendr dada en realidad por el dominio de la velocidad y por el diseo del vehculo, que influir especialmente en la capacidad del automvil para adherirse al suelo.En el terreno de la adherencia hay un concepto til para comprender las reacciones de un vehculo:el centro de gravedad.Se entiende como centro de gravedad el punto de aplicacin de las fuerzas que actan sobre un cuerpo. Cuanto ms bajo est localizado, mayor adherencia tendr el vehculo sobre el terreno. Pero este centro de gravedad slo es estable cuando el vehculo circula a velocidad constante y en lnea recta. Al acelerar, al desacelerar y al girar el centro de gravedad se desplaza.

Es lo que se denominatransferencia de masas. Cuando aceleramos, el centro de gravedad se transfiere a la parte posterior del vehculo. La parte anterior se eleva y la posterior baja: es lo que se llamaencabritado.Por el contrario, al frenar el coche experimenta unhundimientopor la parte frontal mientras que la parte posterior tiende a levantarse. Al girar, se aprecia un movimiento debalanceo:el vehculo se agacha por un lado y se eleva por el opuesto. Si el coche ha acumulado mucha energa cintica, la transferencia de masas ser brusca con el consiguiente riesgo de prdida de adherencia.

Pero,qu es la adherencia?Es la capacidad que tiene el vehculo de mantenerse en contacto con el suelo. De la adherencia depender que el vehculo disponga de una capacidad de traccin y direccionabilidad sobre un terreno concreto. Y que el vehculo mantenga su adherencia vendr condicionado por la masa y velocidad del vehculo, la calidad de los neumticos y el estado del suelo.Hay que tener en cuenta quela adherencia se manifiesta en dos sentidos: longitudinal y transversal.La adherencia longitudinal funciona siempre a costa de la adherencia transversal, y viceversa.Cuando aceleramos o frenamos echamos mano de la adherencia longitudinal. Cuando giramos, utilizamos la adherencia transversal. Si empleamos toda la adherencia longitudinal, por ejemplo porque frenamos de forma brusca, nos quedaremos sin adherencia transversal y el vehculo no podr girar aunque haya una curva. Si por contra utilizamos toda la adherencia transversal, el vehculo no podr avanzar longitudinalmente siguiendo la carretera, por lo que podra salirse de la va.Lgicamente una conduccin suave y progresiva es una buena garanta para la seguridad. Pero no hay que olvidar la importancia de cuidar el sistema de suspensin y las ruedas,muy especialmente los neumticos.Sin unos neumticos en buen estado no tendremos adherencia, perderemos la capacidad de traccin y direccionabilidad y nuestro automvil quedar a merced de las leyes de la Fsica. Dicho de otra forma,si no cuidamos nuestras ruedas no podremos garantizar que llevaremos el vehculo adonde nosotros queremos y quiz acabaremos diciendo que el coche se nos va.Por qu es tan importante el centro de gravedad?Pues porque es el punto dondese aplica la fuerza de gravedad.Esto quiere decir que la gravedad de la tierra afecta a nuestro coche como si estuviera estirndolo hacia abajo desde el centro de masas.El punto de aplicacin de una fuerza es importante, ya que nos dicehacia qu direccin estamos provocando un giro.Supone por un segundo que levantamos un poco el lateral de nuestro coche, tal y como vemos en la siguiente imagen.

Las ruedas del otro lado quedan como punto de apoyo. A causa del rozamiento, este punto de apoyo ser ms o menos fijo, por lo que el coche tender a girar en torno a l. En este primer ejemplo, como el coche est poco inclinado, el centro de gravedad (el punto amarillo) an queda a la derecha del punto de apoyo. Por lo tanto, el peso tender a hacer girar el coche en el sentido de las agujas del reloj, tal y como indica la flecha naranja. Es decir, el coche volver a estar sobre sus cuatro ruedas.No hay vuelco.Veamos qu pasa si inclinamos el coche mucho ms.

En este caso, el centro de gravedad queda a la izquierda del punto de apoyo. Es decir, ahora el peso har que el coche tienda a girar hacia la izquierda.Hay vuelco.Por supuesto, queda justo el caso intermedio, que el centro de gravedad quede por encima justo del punto de apoyo. En este caso, el coche permanecer a dos ruedas. Es algo muy difcil de hacer, ya queel equilibrio es muy inestable.Slo est al alcance de grandes especialistas, que tienen que ir corrigiendo la trayectoria continuamente para evitar que el coche caiga a alguno de los dos lados.

Otra consecuencia de todo esto es que,cuanto ms bajo se encuentre el centro de gravedad, ms tendr que girar para que llegue a volcar.Lo podemos entender fcilmente mirando el siguiente diagrama.

Para un mismo ngulo de inclinacin, vemos como los tres puntos superiores ya han sobrepasado el punto de apoyo. Si el centro de gravedad estuviera ah, este objeto volcara. Es decir,cuanto ms alto est el centro de gravedad, ms fcil ser que el vehculo vuelque.Este es el motivo por el que es mucho ms fcil que vuelque un camin. Sin ser mucho ms anchos que los turismos (recordad que la ley impone un lmite de 2.55m), son mucho ms altos, lo cual hace que su centro de gravedad est ms arriba.Igualmente, untodo terrenotambin volcar mucho ms fcilmente que un turismo. Si bien hay modelos cuya cabina no es mucho ms grande que la de un turismo, por construccin tienen los bajos ms altos (para evitar piedras y maleza, supongo).Conclusiones:El centro de gravedad de nuestro vehculono es un punto fijo, su posicin exacta cambia si variamos la distribucin de pesos en el interior del mismo. No ser lo mismo si vamos solos en el coche, que si se sienta nuestro obeso suegro (o peor, la suegra) en la parte de atrs. Y mucho menos si llevamos la baca a rebosar.

Elcentro de masases un punto de nuestro vehculo tal que est en medio de sumasa. Es decir, a su derecha queda tanta masa como a su izquierda; y as en cualquier direccin. Igual que antes, pero cambiando masa por peso. Muy a menudo ambos conceptos se confunden porque, en la mayora de situaciones, el peso es proporcional a la masa.

Cuando hablamos de objetos muy pequeos,nonecesitamos hacer distincin entre el centro de masas y el de gravedad. Estn prcticamente en el mismo lugar.

BIBLIOGRAFIAhttp://www.zonda4x4.com.ar/index.php?option=com_content&view=article&id=558:el-centro-de-gravedad-que-es-para-que-sirve&catid=39:consejos-utiles&Itemid=108http://www.buenastareas.com/ensayos/Centro-De-Gravedad/1208779.htmlhttp://www.inti.gob.ar/sabercomo/sc77/inti8.php