Una opinion sobre energia cinetica

Quisiera saber tu opinión.
Nos hallamos ante un vehículo que padeció un accidente.
Se calculó la velocidad del mismo con aplicación de las fórmulas de la Energía Cinética y sus variantes.
Quisiera saber si la siguiente fórmula es correcta.
E (roz.) = m/2* coefi*g*d.
m= masa
coefi= coeficiente de rozamiento
g= gravedad
d= desplazamiento por el rozamiento.
En esta formulación como observaras la masa está dividida por 2 (lo explico más abajo).
Ya que es evidente que la fórmula de la Energía de rozamiento es:
E (roz.)= m* g * coefi.* d.
Pero como podrás observar en el primer caso la masa se encuentra dividida por 2.
Quien especificó dicha fórmula me contó que era debido a que un vehículo frenó con el eje de las ruedas delanteras, pero que el eje de las ruedas traseras, no fueron bloqueadas y que por tanto continuaron rodando sin estar frenadas.
Y ante este supuesto, se observa que la masa equivale a un 50% del vehículo.
¿Es correcta esta suposición?
No puedo comprender que si la masa de un vehículo es de 1000 Kg, y colisiona con otro, la mitad de la masa desaparezca por el hecho de que solo frenen las ruedas de un eje del vehículo.
Me puedes confirmar la veracidad de esta formulación:
La repito:
Eroz= m/2*g*coef*desplazamiento

2 Respuestas

Respuesta
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Primero, supongamos que al frenar, como menciona arriba, existe un reparto de frenada entre los dierentes ejes, que es debido a la inercia que lleva el vehículo, Este desplazamiento es mayor cuando la deceleración es más fuerte y el centro de gravedad más alto. Puesto que existe tal reparto, el auto tiende a inclinarse, no muy notoriamente, pero a altas velocidades no pasa desapercibido. Ahora supongamos que se inclina un cierto angulo "a", de esta forma la única componente que interactúa con la energía de rozamiento es la del eje y, pero sabemos que el peso ya no es perpendicular y se define ahora por:
W(relativo)=m*cos(a)*g
Como el angulo "a" esta restringido en el siguiente intervalo 0º<a<90º; cos(a) esta restringido por tanto en 0<=cos(a)<=1.
Y puesto que como usted menciona, la más no puede desaparecer, el otro componente de W(relativo)es
W(relativo)=m*sen(a)*g;
De tal manera que:
W(real)=m*g*[sen(a)²+cos(a)²]^(.5);
Entonces, ya vemos que la masa se conserva porque:
[sen(a)²+cos(a)²]=1;
Por otra parte, el componente del peso en y contribuye a la fuerza de fricción, pero el componente del peso en por debe también interactuar en el sistema, de tal forma que se suma a las furezas que intervienen en le impacto, como la inercia, etc.
**En base a esto, el 1/2 de la ecuacion que usted menciona es un valor que alguien le puso en base a la suposicion de que el eje delantero soporta 50% de masa (suposicion incorrecta a menos que fuera con motor central) y puesto que al frenar el auto como que frena solo con la parte delantera, entonces la masa es de 50%. SUPOSICION INCORRECTA.**
Tal vez sea aproximada, pero depende de la velocidad a la que va el auto y a que altura se encuentre el centro de gravedad de este, pero supongamos que es un auto sub compacto de motor delantero transversal de 4 cilindros sin carga atrás, el reparto de frenada en condiciones optimas (100km/h - 0 km/h, sin fatiga y derrape) debe de ser de 70% delante, 30% atrás aprox.; pero depende, como ya mencione de muchos factores.
De esta forma, si tomamos como 70% el reparto de masa, la energía seria la siguiente:
Er=.7*m*g*d*coef.
Pero siguen siendo aproximaciones.
En la ecuación antes enviada, x(t) indica la distancia recorrida derrapando en cualquier tiempo "t". el item [^(.5)] Indica que lo elevo a la 0.5 potencia. Y cierto, en problemas uniformemente acelerados o desaclerados, la masa nunca se toma en cuenta puesto que esta es constante, claro que estos problemas son muy generales, y tu caso es muy particular.
Apreciado amigo/a, gracias de antemano por tu respuesta.
No soy experto que digamos, pero si un buen amante de las ciencias, pero ante tu respuesta me encuentro con el siguiente dilema.
No puedo comprender porque se divide la masa del vehículo, ya que esa división repercute en que desaparezca masa del vehículo, y es es lo que no comprendo.
Primera duda:
Si la formula de la Energia de Rozamiento es Er= coef*m*d*g, de donde surge el 2 que divide la masa?
Segunda duda:
Puedo comprender que haya un reparto del peso como consecuencia de la frenada.
Pero el concepto de masa, que es m= peso*g, me cuesta de entender que a a posterior de una colisión se establezca una disminución de masa.
Ejem:
Si la masa del vehículo es de 1000 Kg estando el vehículo en reposo o en circulación, ¿por qué desaparecen 500 Kg por el mero hecho de que un eje de ruedas frene y el otro no?
Se supone que antes y después de la colisión la masa del vehículo continuará siendo 1000 Kg, ¿y no 500?
¿Por qué y según esa formulación desaparece la mitad de la masa para calcular la Energía disipada en la colisión, siendo incongruete que el vehículo pasada la colisión tendrá la misma masa inicial que antes de la colisión, no?
Entiendo que la masa del vehículo siempre es la misma, la única diferencia es la cantidad de peso que contiene esa masa y que se pueda repartir en el eje delantero, por ejemplo el 80% del peso si quieres en el eje delantero y el otro 20 % sobre el eje trasero, pero la suma de los pesos debería de ser el total de la masa. NO es asi?
Tercera duda:
En el caso de continuar estando equivocado.
¿A qué equivale (t) en tu fórmula?
Puedo comprender que:
v²= 2*d*g*coef, en base a la igualdad de la Energia cinetica con la Energia de rozamiento :
Ec= 1/2* m*v² - Er=m*coefi*g*d;
de donde:
1/2m*v² = m*coefi*g*d;
donde igual con 2 la ecuacion para sacar el 1/2,
2(1/2*m*v²)= 2*m*coefi*d;
y finalmente puedo hallar la velocidad
v²=2*g*m*coefi,
Pero esta fórmula solo tendría la componente de un rozamiento sin colisión.
¿Qué significado tiene t en tu fórmula y de donde sale?
Y por x(t), ¿Entiendo qué es Energía? ¿O velocidad?.
^(.5) ¿Qué significa? Que elevas a un 1/2 la formula (2*d*coefi)?
¿Y por ultimo donde se halla la masa en esta fórmula que aplicas?
Gracias por tu paciencia y atención
Un saludo
La suposición que hace seria un poco más precisa si consideramos que la masa no desapareció, sino que fue transferida al eje delantero, a una razón que varia de auto a auto, pero al ser que la energía con la que deben de frenar los ejes es proporcional a normal o peso sobre ellos, si los de adelante reciben más peso, aumenta la cantidad de energía necesaria, en cambio los de atrás, reciben la misma energía que los de adelante pero con diferente masa, pues esta se ha desplazado, es por esto que las llantas de atrás, bajo ciertas circunstancias (que el auto tenga ABS, ESP, condiciones de suelo, etc), es probable que se bloqueen.
Desde un punto de vista ortodoxo la suposición que a usted le hicieron con m/2 equivale a decir que el auto es más pequeño, siendo que la cantidad de masa en el es constante.
De hecho, la ecuación que obtengo al analizar (no muy precisamente) su problema es la siguiente:
x(t)=[(2*d*g*coef)^(.5)] *t
o bien:
Vo=[(2*d*g*coef)^(.5)], que seria la velocidad un instante antes del impacto.
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Perdona, ha sido un lapsus es verdad tiene preferencia de bloqueo el eje delantero sino el coche se haría inestable, estaba escribiendo un poco rápido.
Por supuesto el eje delantero frena más además se le da preferencia y el coeficiente de reparto no será del 50, de hecho depende de la distancia del eje trasero y del eje delantero al centro de gravedad que no tiene que ser la misma para los dos.
Por otro lado para que entiendas lo que te decía
Prácticamente todo lo frena el eje delantero del orden del 75%, y la resistencia de rodadura será del orden del coeficiente de rodadura que es 0.03-0.06 para automóviles normalmente, que habrá que multiplicarlo por la mitad de la masa(aproximadamente) y por g, siendo la fuerza de fenado en el eje delantero mucho mayor.
El hombre está considerando unas hipótesis que le pueden dar un error del 15-20% incluso pero tiene algo en basarse para la peritación por lo menos.
Calcularlo con exactitud requeriría um modelo más complicado que el modelo que se usa en la norma, pero como en todo el tiempo y el dinero mandan a la hora de realizar el trabajo.
Gracias de antemano,
He observado que si que el intento de la fórmula es correcto. Lo que pasa quien realizó la fórmula no tuvo que dividir la masa por 2, sino incluir una variable de 0.5 en la fórmula, adhuciendo a que la frenada con un solo eje no comportaba lo mismo que frenar con dos ejes.
No obstante ahora la duda me surge, en que no creo que los ejes de un vehículo frenen al 50%, ya que cuando se produce una desaceleración, el vehículo tiende a derivar los pesos hacia la parte delantera del vehículo, con lo que frenada debería ser superior al 50% en el eje delantero.
Creo discrepar ante la mención de que el eje trasero tiene preferencia en el bloqueo, si se estima que los frenos situados en la partes traseras de los vehículos solo son acompañantes de los frenos de los ejes delanteros.
¿Qué crees puedes opinar ante esta nueva duda?
Realizando los nuevos cálculos es evidente que no es lo mismo la energía de rozamiento con un coeficiente del 0.5 por frenar con un solo eje, a que ese coeficiente sea del 0.65 %. Es decir que los frenos delanteros actuasen en un 65% o inclusive 60% respecto a los del eje trasero (35%) en una frenda brusca.
En definitiva que creo que debería de frenar más el eje delantero que el eje trasero, por la propia inercia que realiza un vehículo cuando frena (la parte delantera tiende a ir más hacia abajo por la propia fuerza de la inercia, produciéndose un alzamiento en la parte trasera). Esto solo puede ser debido a que el eje delantero ejerce más fuerza de frenada que el eje trasero.
¿Piensas lo mismo?
UN saludo
Es correcto de hecho el reglamento dice que para g's entre 0.15 y 0.8 tiene preferencia el bloqueo de ruedas traseras, a parte si haces equilibrio de fuerzas estáticas la reacción normal de las ruedas de delante es del orden del peso por la distancia del centro de gravedad hasta el eje delantero dividido por la distancia entre ejes ejes, siendo aproximadamente este valor de 1/2, así la fórmula es una aproximación bastante veraz a la hora de calcular la fuerza de frenado en un sólo eje cuando se desconoce la posición del centro de gravedad.

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