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jueves, octubre 25, 2007

Correr con las ventanillas bajadas

Hace poco, pusieron en la tele la película A Todo Gas 2. No la vi entera, sino que la pillé poco antes de la persecución final, pero me fijé en un detalle que creo comparten muchas películas. En la peli, tanto los coches de los protas como los de la policía que los persigue, tienen las ventanillas completamente bajadas (uno de los coches, incluso es descapotable). Y eso, puede que quede muy estético, con la ropa y el pelo de los conductores ondeando al viento, pero rompe la aerodinámica del vehículo, cosa poco deseable si se quiere conseguir la máxima aceleración y velocidad posible.

Aunque en los problemas de física que nos ponían en el cole siempre se decía que se despreciara el rozamiento del aire, en el mundo real este rozamiento puede llegar a ser un factor muy importante, puesto que la fuerza debida a éste es proporcional al cuadrado de la velocidad. De hecho, cuando viajamos en coche a velocidad constante, la fuerza que ejerce nuestro motor se utiliza exclusivamente para vencer el rozamiento.

Cuando se diseña un coche, uno de los factores a tener en cuenta es su aerodinámica. La aerodinámica de un coche depende de múltiples variables, pero en todos los modelos se cumple una constante: al bajar las ventanillas, estamos empeorando la aerodinámica del vehículo, y por tanto, la fuerza debida a la resistencia del aire aumenta. Eso quiere decir que a la misma velocidad, la fuerza que se opone al movimiento del coche, es mayor con las ventanillas bajadas, que cuando están subidas. Una consecuencia inmediata, es que el consumo de un coche aumenta con las ventanillas bajadas.

Pero en una persecución, lo más importante es el hecho de que la fuerza que se opone al movimiento aumenta. En el cole nos enseñaron (y lo he repetido muchas veces en este blog) que la fuerza es igual a la aceleración por la masa, es decir (F=a·m). La fuerza resultante neta sobre un coche, es igual a la fuerza ejercida por el motor, menos la fuerza de resistencia del aire (bueno, están también la gravedad y la sustentación del suelo, pero estas se anulan mutuamente). Es evidente que ante la misma fuerza motora, la fuerza neta disminuye si aumenta la fuerza debida al rozamiento del aire, por lo que la aceleración neta disminuirá (la masa del coche no varía si subimos o bajamos las ventanillas).

Teniendo en cuenta que los protas trucan los coches con inyectores de óxido nitroso (N2O) y demás parafernalia, es bastante extraño que no utilicen también un método tan simple como tener las ventanillas bien cerradas. En las películas donde hay tiroteos, sí que es necesario bajar las ventanillas para disparar, pero en esta persecución en concreto, ni la policía ni los protas disparaban desde los coches.

23 comentarios:

  1. Tambien es mas aerodinamico abrir una rendija la delantera y la trasera opuesta una rendija, que tener solo la delantera abierta y es mas efectivo.

    Otra opcion, es abrir solo un poco la trasera y que la succion chupe el aire por la rejilla de ventilacion, como harian los ventiladores.

    Creo que ya todo el mundo lo sabra pero los alerones siempre empeoran la resistencia aerodinamica. A cambio se consigue que el coche se pegue al asfalto y puede frenar y coger las curvas mas rapido.

    Un F1 creo que tiene un Cx (Cd en ingles) similar al de un camion 0,7
    Sin embargo, es mas bajito y su resistencia aerodinamia final (SCx) es menor. Igual que lo seria un Coche RC del mismo Cx.

    La motos y las bicis tambien son mas antiaerodinamicas que un coche. Aunque tienen mucha menos superficie frontal expuesta al viento.

    Una bici carenada adecuadamente, puede superar los 100km/h solo con la fuerza de una buenas piernas y una pista larga.

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  2. Hombre, para mencionar a la ciencia en el nombre del blog...no has aportado nada tío, que es cierto lo que dices pero vamos que viene hasta en el Qué como consejo para no gastar mas gasolina...pensaba que ibas a dar algún dato al menos.

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  3. Anda Pip!! Tu por aqui!! :D

    En esas peliculas siempre se da la misma idea de vehiculo. El mejor coche es el que tiene el motor mas potente y la carroceria mas bonita. La carroceria solo sirve para llevar la pintura y las pegatinas.

    El resto de elementos del coche ni existen.

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  4. Francamente no la he visto, no es que me llame la atención :-P

    Pip, rmcantin, siempre un placer ;-)

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  5. "cuando viajamos en coche a velocidad constante, la fuerza que ejerce nuestro motor se utiliza exclusivamente para vencer el rozamiento"

    Estupendo. Ya solo tenemos que desarroyar vehiculos que se muevan en vacio y sobre superficies sin apenas rozamiento para que no nos cueste nada elevar cualquier peso a cualquier altura.

    ;PPPPPPPPP

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  6. puesto que la fuerza debida a éste es proporcional al cuadrado de la velocidad.
    No se yo siempre crei que proporcional a la velocidad no a su cuadrado

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  7. Ups.
    Quise decir "desarollar". :)

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  8. Aparte del rozamiento con el aire, no te olvides del rozamiento con el suelo, que ese sí que no lo dejamos despreciar en los problemas de Física del cole...

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  9. Rafa, ese rozamiento es muy pequeño en los coches (para eso sirven las ruedas) y por lo tanto sí que es despreciable, sobre todo con unos neumáticos adecuados y unos rodamientos en buen estado.

    Raskalakabra, el rozamiento se suele simplificar como proporcional a la velocidad, pero tiene muchas más componentes (no soy experto en dinámica de fluidos, pero supongo que infinitas) y en algunos casos podría ser la cuadrática la más relevante...

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  10. Siento q los de ciencias nos metemos demasiado en el mundo de la ingenieria...

    Pq esto, es tema de ingenieria y no de Física. La fisica busca teorias y la ingenieria los aplica.

    Deberiamos tener mas cuidado cuando hablamos, que luego nos pasa como cierta carta al director en cierto periodico que ley q decia q un coche consume mas combustible a mas velocidad pq hay que vencer mas resistencia de el aire (si tener en cuenta esas cosas llamadas MARCHAS q te permiten ir al punto de gas a 120 y a 4000 revoluciones en 3ª...)

    Quiero decir, en teoria si, pero ni tu ni yo fabricamos coches, y como bien sabemos los F1 no llevan cupulas.... y un aleron genera un rozamiento que disminuye la velocidad maxima pero aumenta la traccion de el eje trasero, incrementando con ello la aceleracion....

    Vamos que no hay pq meterse en todo.... paranoiemos con el gato de schrodinger y basta!

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  11. "dilá lará", lo arreglaste majo: http://www.rae2.es/desarrollar

    ¡Madre mía!

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  12. Tradicionalmente en el cine "todos" los coches llevan las ventanillas bajadas, del mismo modo que nunca están cerrados con llave, las calles están mojadas, las ventanas no tienen normalmente rejas y otras tonterías, como el que los actores aparezcan con objetos en las manos para no parecer torpes. Lo de las ventanillas abajo en las películas se debe a los molestos reflejos, que desvirtúan la imagen que aparece tras ellos.
    No podemos pensar que todo en las películas es fiel reflejo de la realidad....y menos en Need for Speed.

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  13. Pues la razon para bajar las ventanillas es para que no se vea el reflejo de la camara, no tiene nada que ver con la fisica, y por supuesto nada con la vida real.

    ;-)

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  14. Anónimo del día 26 a las 16.44, puede que sea asunto de los ingenieros el establecer cuál es la aerodinámica más eficiente, pero eso no implica que los físicos no podamos opinar, y por supuesto no nos quita razón, igual que no somos expertos lingüistas y aún así tenemos derecho a decir que ley en lugar de leí es una auténtica aberración ortográfica. Los coches de F1 no llevan cúpulas por seguridad, y además el conjunto de la carrocería está diseñado para que sea el propio aire el que cree esa cúpula, lo cual no sucede en los coches de serie. Mejor ejemplo serían los coches de la Nascar, que tampoco llevan ventanillas, pero aquí el motivo vuelve a ser la seguridad, cosa que no parece preocupar mucho a los chicos de esta peli. Y por último, un alerón crea una fuerza de agarre del coche a la carretera, pero el caso de las ventanillas no, sólo crea una pérdida de energía cinética del coche hacia torbellinos en el aire.

    Ah! a día de hoy existen los polarizadores, por lo que, si quisieran, podrían grabar la peli sin tener que aguantar los molestos brillos sólo con iluminar desde el ángulo de Brewster (y aunque no fuera en este ángulo se elimina muchísimo brillo, con lo cual es totalmente factible). Yo me inclino a pensar que lo hacen así porque farda mucho más y el pelo al viento es mucho más visual.

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  15. Dilá Lará, me refería a cuando se viaja sobre una superficie horizontal, de forma perpendicular a la gravedad. En ese caso, la fuerza debida a la gravedad es irrelevante. Obviamente, si vamos cuesta arriba, debemos vencerla, y si vamos cuesta abajo, nos ayuda.

    Raskalakabra, como ha contestado un anónimo, el rozamiento del aire es sin duda muy complejo. Existen distintas formas de aproximar sus efectos. Una es la que mencionas, de considerar la fuerza de rozamiento, directamente proporcional a la velocidad, y sólo es aplicable a objetos pequeños, a bajas velocidades. Otra forma es la que menciono, de considerar la fuerza de rozamiento directamente proporcional al cuadrado de la velocidad, que es la utilizada para objetos y velocidades mayores, como coches, personas en caída libre, y cosas así.

    El rozamiento del suelo lo he despreciado sí. Al igual que los rozamientos de las partes móviles del coche, ya que es la resistencia de aire la más importante cuando se corre.

    Además, el rozamiento del suelo es un tema de por sí muy complicado, ya que no sólo nos frena, sino que es lo que permite que la fuerza del motor sirva para algo. Si no hubiera rozamiento, no podriamos acelerar ni frenar (pensad en una pista de hielo).

    Sobre el porqué de rodar con las ventanillas bajadas, pienso que es una mezcla de todo: ciertamente, eliminas la posibilidad de reflejos, pero además, el movimiento del pelo y ropa transmite sensación de velocidad.

    No tiene mucho que ver, pero sí viene al caso de "alterar un poco la realidad", en pos de una mejor fotografía. Hace poco leí (o escuché) que es habitual mojar un poco la calzada cuando se rueda de noche, para proporcionar algo de brillo, ya que el asfalto es demasiado negro.

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  16. Ay, ay, ay, y dónde quedarían los pelos revoltosos por el viento. Es cine, tío, no realidad, pero la observación ha sido cojonuda, de cualquier manera.

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  17. Todo el mundo sabe que los que salen en a todo gas no saben nada de física, no le pidas peras al olmo jeje

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  18. se te ha olvidado mencionar cuando uno de los coches adelanta a otro marcha atrás. si es que lo pienso yo me da la risa

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  19. Sí, eso daría para un post entero, explicando cómo funcionan las marchas, y que la marcha atrás suele ser es la más corta de todas (más incluso que la primera).

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  20. Pero los MythBusters demostraron que es más rentable ir con las ventanillas abajo que con las ventanillas arriba y el aire acondicionado puesto...

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  21. Es que el aire acondicionado consume mucha energía, que obviamente obtiene del motor (por lo que la fuerza de empuje disminuye). En algunos coches de gama baja, ni siquiera puedes tenerlo encendido si necesitas alcanzar cierta velocidad, o estas subiendo una pendiente.

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