lunes, 29 de marzo de 2010

De Einstein a la cuneta: el efecto suelo finalmente bien explicado (I)

El efecto suelo es recurrente tema de conversación con amigos, especialmente con dos, y siempre damos por hecho que es un efecto de succión por el cual el coche se pega al suelo y tal y cual. Tras 20 años de dar por buena la tesis, hará un par de semanas me encabroné con el tema, pues me inquieta dar por hechas cosas que no veo claras. Se me escapaba la comprensión del fenómeno y con la ayuda de un buen amigo –y ocasional comentarista-, decidí dedicar todos mis esfuerzos a comprender la base física y matemática sobre la cual se sustenta el anómalo fenómeno. Tras visitar numerosas páginas web donde se explicaba el fenómeno desde el desconocimiento y de manera fragmentada, tuve que encomendarme a la wiki y a un regreso a la física pura para lograr entenderlo.

La Teoría de la relatividad de Einstein demuestra que masa y energía son lo mismo, y que ninguna existe sin la otra. Basados en ello -y sin necesidad de entenderlo-, pasaríamos al Primer principio de la Termodinámica, por el cual “la cantidad total de energía en cualquier sistema aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía”. Esto de puede visualizar de forma intuitiva en la ‘Cuna de Newton’:

Como el lector acertadamente concluirá, esto sólo es posible en ausencia TOTAL de rozamiento (en un vacío perfecto no se perdería energía por el clac-clac del repicar ya que en el vacío el sonido no viaja), pero no entremos en las Leyes del Movimiento perpetuo –interesantísimo por cierto- en aras de la claridaz.

Bien, asumo que de momento está todo claro, y que podemos pues dar el salto conceptual al Principio de Bernoulli, por el cual para un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía permanece constante a lo largo de su recorrido. La fórmula, sin entrar en detalles, demuestra que hay una relación entre velocidad y presión, y que esta relación es inversa, pulutant un fluido viajando por un conducto ejerce menos presión sobre el mismo conforme más rápido avanza (ver el Principio de conservacíon de la masa derivado de Navier–Stokes):

Esto es interesante, porque el sentido común podría dictar diferentemente. Ante un estrechamiento del conducto, el fluido, lejos de presionar más las paredes del mismo (como parecería lógico pues debe siempre evacuar tanta agua como entra), lo que hace es moverse a través de él más rápido, redundando todo ello en menor presión ejercida durante el vector estrecho.

To be continued...

28 comentarios:

Mr Towers dijo...

naltrus li dèiem "efecto suelo" a quan aquells llunyans dissabtes, a les tantes de la alcoholica matinada, baixaves el nivell de follabilitat fins el suelo.

Després, he experimentat personalment el efecto suelo, (quisir el de veritat) fent papilles de bebé amb el minipimer. El efecte minipimer.

lesthat dijo...

l'efecte "xuclada"...

General Fórceps dijo...

Ay, lesthat, desde aquí puedo oler tus faldones...

General Fórceps dijo...

I tú, towers, no et queixis tant amb el fill i fot-lo a eBay com un home.

PENELOPE dijo...

ostia nen que es lunes

me lo leo al medidodía que estaré más despierta

Ant. dijo...

El efecto suelo es aquel que uno experimenta tras 8 ó 9 copazos.
Tengo experiencia con los suelos de Linea 6,25 y Luz de gas.

A mí todo lo que tenga que ver con el rozamiento y los fluidos me interesa, ji ji...

Makilisto dijo...

Para ampliar su campo de accion, General:
Efecto Venturi. Ahí esta el moll de l'os.......
la de aplicasiones que tiene dicho efecto, vive Otto....

lesthat dijo...

cuantos fans de Giovanni Battista Venturi!... que no de Rocco Siffredi...

lesthat dijo...

y del tubo de Pitot...

General Fórceps dijo...

Mañana vamos a Venturi, pero si no tenemos Einstein y Bernoulli claros no farem res.

Si hay alguna laguna (imperecebilidad de la energia, transformación de la misma,...) m'ho feu sabel.

DavidG dijo...

anda q no he hecho yo problemas con la fórmula de Bernoulli

totalmente olvidada la dinámica de fluidos joder

Alfi dijo...

el verdader efecto suelo lo descubriras a patir de los 6-8 meses de tu hija, hasta los minimo 2 años. Desde esa perspectiva el mundo se ve muy diferente.

General Fórceps dijo...

Llevo meses por los suelos, lo tengo todo apamado. Mi perro me escupe cuando nos tropezamos.

Ciutadà respectuós dijo...

Esperó ansioso a ver cómo continúas la explicación. Añadir que para lograr pasar más deprisa por las curvas no hace falta efecto suelo. Si sacas la mano por la ventanilla y saludas a lo nazi te darás cuenta de que el aire ejerce una fuerza que te empuja el brazo hacia arriba. Si inclinas la mano hacia abajo te empuja hacia abajo. Acabas de descubrir cómo funciona un alerón. Te frena, sí, pero te pega al suelo, consiguiendo un peso aparente extra (M'=M +efecto del alerón). Aparente porque aumenta la fuerza de rozamiento entre el neumático y el asfalto, la que te mantienen en la curva (M' x g x coef.roz), pero no la fuerza centrífuga, la que quiere que te salgas (M x V^2 / radio de la curva).
Gracias a los alerones Alguersuari puede pasar a más de 200Kmh por una curva donde nosotros no podemos pasar de 140), viendo penalizada eso sí la velocidad máxima en recta, puesto que la fuerza de rozamiento en el aire es igual a una mitad de la densidad del aire por la velocidad del bólido al cuadrado, por el coeficiente de penetración (Cx), por la superficie en contacto. Al poner alerones, tanto Cx como la superficie en contacto con el aire aumenta.
Puesto que en la zona metropolitana no se pueden superar los 80Kmh yo pongo la máxima carga aerodinámica y así puedo pasar las rotondas un pelín más deprisa sin que se vea alterada mi velocidad máxima (80).

Ant. dijo...

Y eso que todavía no has empezado a tener que levantarte cada 3 horas. Menos si tiene gases.

Lo tuyo sí que va a ser un dramón Mendoza.

PENELOPE dijo...

Vale, ahora ya estoy despierta y lo he vuelto a leer

uhmm

El efecto suelo, sí...lo he experimentado en 3 circunstancias:

1)Por intoxicación etíllica como apuntan por ahí arriba.

2) En el gimnasio en según que clases. La última vez le dije al monitor que si quería que melevantar del suelo o lo hacía el con sus manitas o me daba una patada directamente ( esto se considera "total rozamiento"?)

3) Ahora mismo, tengo astenia primaveral, creo *

* me debe afectar al cerebro, también

DavidG dijo...

lo q cuenta el ciudadano se llama EFECTO TETA, sacas la mano por la ventanilla y parece q estes apretando una

Mr Towers dijo...

no way lo d'eBay. Ara que comença a donar-li patades a una pilota, romanc il·lusionat esperant el retorn de la inversió inicial, vive Jorge Messi.

i al hilo de lo de les rotondes, suggereixo futur post de divulgació tècnico-científica, relacionant el desmesurat aflorament de rotondes amb la degradació irregular pel costat esquerra de pneumàtics (popularment coneguts com neumàtics a seques, així sense p). Anda que no estan fent pasta Mixelín, Metxeler i cia.

lesthat dijo...

baaaa... los alerones son muy truños! y pensar que durante una epoca los F1, cuanto menos alerones llevaban, mas rapido iban... ¨No es lo mismo conseguir Downforce con alerones que con la parte baja del bolido...¨ Eso es lo que decia la celebre ingeniera Sophie Evans

General Fórceps dijo...

@ Ciutadà respectuós:
Bella diatriba, con la que me adhiero, en especial a la incontestable lógica de meter ala para los sectores lentos -rotondas- ya que en recta no podemos atizarle.

Siendo sus tesis sobre Cx y tal ciertas, lamento comunicarle que el post no iba de eso. Póngase alerones de 70 grados para leer porqué en ningún momento hablamos de aerodinámica. De hecho no hablamos ni de coches, pero cuando lo hagamos no será para remitirnos a técnicas aerodinámicas pueriles (más ala, más downforce, menos punta, más trabajo para limpiar los mosquitows) sinó a dinámica de fluidos y efecto venturi, algo bastante más complejo que lo por usted detallado.

He echado de menos en su análisis alguna referencia, somera if nothing else, a teoría de driving lines, puntos de consenso de frenada, turn-in point, búsqueda de apex -a más tardío normalmente mejor-, y técnicas de escape -sobretodo con un rwd.

Me gustaría también publicar algo sobre la conveniencia del motor central en GTs -conectado a dinámica de pesos-, pero me da pereza.

Raimon dijo...

Aquí somos más de tetas y culos que de Newton.

Pierdes el tiempo.

lesthat dijo...

ah vale... pues hablemos del "downforce" que ejerce Nacho Vidal... tambien me interesa... O del tubo de Pitot que utilizaba Tracy Lords en sus años mosus...

General Fórceps dijo...

nada de dirty talk que luego me flagean el blog como ofensivo.

DavidG dijo...

pero se puede decir pichulina y senos y así?

Dr. Deferiensia dijo...

El efecto suelo como tal solo se aplica a la aerodinámica, es una mariconada indigna de ser comentada solo incomprensible para los primates.

Doy por sentado que te refieres a sustentación. Espero antes de opinar.

Me viene un video curioso para demostrar que la física está reñida con el instinto:

http://www.youtube.com/watch?v=yURomiwg9PE&showinfo=0&hd=1&fs=1

Curioso ¿No?

General Fórceps dijo...

no, cojones, me refiero al contrario de la sustentación.

PENELOPE dijo...

sutentación?

ah de eso si que entiendo

lesthat dijo...

jejejejejeje.... (risa nerviosa)