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Técnica | Los pesos y las masas rotatorias de los karts
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PESOS Y MASAS ROTATORIOS DE LOS KARTS
12 octubre 2017
Un kart está formado por varios elementos de un cierto peso. Esto se traduce en inercia opuesta al movimiento, o sea, una fuerza que se opone a la aceleración. Es un factor importante que se merece un análisis más profundo.
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¿QUÉ ES?
¿COMO FUNCIONA?
EN LA PRÁCTICA
Todos los objetos que tienen una masa cumplen las leyes de la física y, en particular, la ecuación del movimiento. El axioma se encuentra en las primeras páginas de cualquier libro de física básica, pero sus consecuencias prácticas no son tan fáciles de analizar, especialmente cuando, como en el kart, pueden ser cruciales para lograr un buen rendimiento.
Empecemos con la teoría: excluyendo todas las formas de fricción que existen en el mundo real, las ecuaciones de movimiento pueden simplificarse como sigue:
Movimiento rotatorio: T = I x w
donde T es el par aplicado al objeto, I es el momento de inercia angular y w la aceleración angular, o sea, la aceleración de las masas rotatorias (que en los karts
son los neumáticos, llantas, frenos de disco, cadena, placa, etc.).
Movimiento lineal: F = m x a
donde F es la fuerza de empuje lineal, m la masa total del kart y a la aceleración lineal.
Aplicadas las fórmulas a la práctica, significa que la aceleración lineal (a) y angular (w) dependen directamente de la fuerza (que genera el desplazamiento lineal de los objetos) y del par (fuerza que genera la rotación de los objetos). Es inversamente proporcional a la masa (m) y al momento de inercia (I).
Básicamente: cuanto más pese un vehículo y cuanta más masa rotatoria tenga, mayor será el par y la fuerza necesaria para acelerar.
EL PESO ES EL FACTOR QUE DETERMINA LA INERCIA AL MOVIMIENTO, TANTO PARA MOVIMIENTOS LINEALES COMO ROTATORIOS
¿QUÉ ES?
¿COMO FUNCIONA?
EN LA PRÁCTICA
MASAS SIMPLES MASAS ROTATORIAS FRENO DE DISCO NEUMÁTICOS
Centrándonos en los componentes específicos de un kart, se puede decir que la inercia viene determinada por masas simples (como el peso del piloto, el peso del motor y del chasis, con el depósito y el combustible), que definen el parámetro «m», y las masas rotatorias (neumáticos, llantas, frenos de disco, cadena, placa, etc.) que determinan la inercia instantánea «I». Respecto a las masas «m», la situación es sencilla, porque vienen determinadas por el peso total del kart (y su equipamiento) más el piloto. El momento de inercia, por otro lado, no depende únicamente del peso de los objetos que giran, sino también del cuadrado de la distancia de las masas al centro de rotación (radio r).
¿QUÉ ES?
¿COMO FUNCIONA?
EN LA PRÁCTICA
Por ejemplo, consideremos un disco que gira. Su momento de inercia viene dado por la fórmula:
I = m x R2
donde R es el radio del disco, y m es la masa.
Si consideramos el disco de freno, que es una placa, la fórmula del momento de inercia pasa a ser:
I = m x (Re2 – RI2),
donde Re es el radio exterior y Ri el radio interior.
Como resultado, el momento de inercia I o sea, la resistencia a la aceleración será mayor cuanto mayor sea el radio exterior o placa.
Cuanto mayor sea el radio interior (más fino el plato del disco), menor será I.
Hay que añadir que la dependencia del momento de inercia de los radios, tanto el interior como el exterior, es al cuadrado y, por lo tanto, su dimensión tendrá mayor efecto comparado con el peso total del disco
Veamos un ejemplo para comprenderlo mejor.
Por una parte, un disco de fundición de hierro pesa 1 kg, con un radio exterior de 9 cm y un radio interior de 7 cm. Valores razonables para un disco de freno trasero tradicional.
Por otra parte, un disco con una masa que pese aproximadamente la mitad del anterior, es decir, 0,6 kg quizás de Ergal (aleación de aluminio), con un diámetro interior de 7 cm (es decir, con un plato de disco de la misma anchura que el anterior), pero con un diámetro exterior de 11 cm. Los respectivos momentos de inercia son:
Ighisa = 1 x (92 – 72) = 32 kg m2
Iergal = 0,6 x (112 – 72) = 43,2 kg m2
A pesar de que el disco de Ergal pesa poco más de la mitad, su momento de inercia es considerablemente mayor que el de disco de freno de hierro fundido, debido a que el diámetro exterior es simplemente 2 cm mayor.
CUANTO MÁS PESADO SEA EL KART Y MÁS MASAS ROTATORIAS TENGA, MAYOR SERÁ LA INERCIA OPUESTA A LA ACELERACIÓN, Y POR LO TANTO, SE NECESITARÁ MÁS POTENCIA POR PARTE DEL MOTOR.
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