hay algo emocionante en viajar a altas velocidades. A lo largo de la historia la gente siempre se ha esforzado por ir más rápido, ya sea a pie, a caballo, en un barco o en una bicicleta.
casi todos los fines de semana, los amantes de la velocidad de hoy pueden vivir indirectamente viendo a sus pilotos favoritos de NASCAR correr alrededor de la pista a velocidades que desafían a la muerte.
tal vez es la emoción en la multitud o tal vez es la constante amenaza de peligro que atrae a la gente al deporte., O tal vez son las hazañas de la ciencia y la ingeniería las que atraen a algunos espectadores. Como físico, me encanta ver todos los principios de la física en exhibición durante una carrera de NASCAR.
velocidad
los conductores de NASCAR viajan a velocidades extremadamente altas, más de 200 millas por hora. Aceleran tan rápido que solo les toma alrededor de 3 a 3.5 segundos para pasar de cero a 60 mph. Durante esta aceleración, el coche debe ejercer un promedio de 2.600 libras de fuerza horizontal contra la pista. Esto es comparable a la fuerza de mordedura de un cocodrilo americano grande o lo que se necesitaría para levantar un búfalo adulto.,
según la teoría de la relatividad especial de Einstein, cuanto más rápido te muevas por el espacio, más lento será tu paso del tiempo. Así que es justo decir que los pilotos de NASCAR Speed demon envejecen un poco menos que el resto de nosotros. Al final de una carrera de 3,5 horas, los pilotos han envejecido unos 0,5 nanosegundos menos que los espectadores que se quedaron quietos. Si un conductor corriera sin parar a 200 mph durante los próximos 50 años, envejecería 70 microsegundos menos que el resto de nosotros.,
mientras que los pilotos de NASCAR se mueven a velocidades increíblemente rápidas en comparación con las multitudes en las gradas, sus velocidades son pequeñas en comparación con lo que Einstein tenía en mente, como lo rápido que puede viajar la luz, 670 millones de millas por hora. El efecto de la relatividad en la pista es pequeño, pero existe.
la pista
entonces, ¿cómo pueden los conductores obtener estas velocidades?
Cuando un coche entra en una curva, naturalmente quiere continuar en la dirección en la que iba originalmente. Para cambiar de dirección para seguir la curva de la pista de forma ovalada, se debe aplicar una fuerza.,
La fuerza necesaria proviene de la fricción entre los neumáticos y la pista. La fricción es la conexión entre los dos que les impide deslizarse uno contra el otro.
así que para los conductores es un acto de equilibrio: quieren mantener el pedal en el metal, pero no pueden ir tan rápido en una curva que su velocidad supere la capacidad de maniobra proporcionada por la fricción. Vaya demasiado rápido y la fricción puede no ser suficiente para evitar que el automóvil continúe en su dirección original y se deslice directamente hacia la pared. Reduzca la velocidad demasiado y se queda atrás de la competencia.,
la forma en que se diseña la pista puede ayudar aquí. Los giros son banked, lo que significa que son más altos en el exterior de la pista y más bajos hacia el centro. Parte de la fuerza de la carretera empujando hacia arriba en el coche – lo que los físicos llaman la fuerza normal – ayuda a la fuerza de fricción de los neumáticos y ayuda al coche a hacerlo alrededor de la curva.,
La Banca en las curvas en algunas de las pistas de carreras más rápidas es comparable a la inclinación de un tobogán de patio de recreo. La banca en Richmond International Raceway permite que los automóviles vayan aproximadamente 1.3 veces más rápido de lo que podrían sin la banca. Las curvas más grandes y las curvas más altas, como las que se ven en Daytona y Talladega, permiten a los pilotos mantener una velocidad más alta a medida que recorren esas curvas.
potencia
potencia es una medida de energía convertida de una forma a otra en un tiempo determinado., En las carreras de autos, esta conversión es de la energía química almacenada en la gasolina a la energía cinética del movimiento.
un motor NASCAR produce alrededor de 750 caballos de fuerza (560 kW), que supera a un modelo similar de coche de la calle que supera alrededor de 300 caballos de fuerza. Durante una carrera, la conversión de potencia de los motores de NASCAR es aproximadamente 500 veces el uso de energía de los hogares estadounidenses típicos durante el mismo período de tiempo.
la potencia de los coches proviene de la quema de gas a medida que el motor gira. La rotación de un motor NASCAR es 3.,5 veces más rápido que un coche de calle estándar y mucho más eficiente, lo que le permite quemar más rápidamente y producir más potencia.
colisiones
con la alta velocidad y potencia de los coches de serie vienen los riesgos de colisiones peligrosas. Algunos de los accidentes más difíciles en NASCAR registran alrededor de 80 G, es decir, 80 veces la aceleración de la gravedad que te mantiene en el planeta. Para la perspectiva, las atracciones del parque de atracciones superan alrededor de 6 G.
Los elementos de seguridad intentan extender el tiempo, la distancia y el área sobre la que se produce cualquier colisión en un esfuerzo por reducir estas altas fuerzas., El principio es similar a la forma en que llegar gradualmente a una parada es menos discordante que golpear los frenos o la forma en que una cama de clavos extiende el peso de su cuerpo sobre un área grande en lugar de acostarse en una sola uña.
Las barreras más seguras a lo largo de la pared exterior de la pista de carreras están hechas para arrugarse y disipar la fuerza de un accidente sobre un área grande. La parte delantera del automóvil en sí también está hecha para arrugarse, lo que extiende el tiempo de impacto.
los asientos de fibra de carbono en el automóvil absorben más energía de impacto en comparación con los asientos de aluminio. Estabilizan al conductor envolviendo la caja torácica y los hombros, y extienden la fuerza de impacto sobre un área más grande.
un arnés de 5 puntos conecta al conductor con el coche, una vez más extendiendo el área de impacto. También conecta al conductor al automóvil, por lo que ralentiza con el automóvil arrugado en lugar de continuar hacia adelante a toda velocidad hasta el impacto.,
así que la próxima vez que se dirija a la pista o sintonice la televisión, reflexione sobre la física de NASCAR, así como sobre las contribuciones de científicos e ingenieros que trabajan entre bastidores para mejorar la velocidad, la potencia y la seguridad del deporte.
Este artículo se ha actualizado para corregir la fuerza en la pista durante la aceleración de un coche.