¿Cómo calcular la fuerza de tracción de un automóvil?

La fuerza de tracción entre la rueda de un automóvil y la superficie se puede expresar como

  • F = μ t W
  •    = μ t ma g   (1)

dónde

  • F = esfuerzo de tracción o fuerza que actúa sobre la rueda desde la superficie (N, lb f )
  • μ t = coeficiente de tracción – o fricción – entre la rueda y la superficie
  • W = peso o fuerza vertical entre la rueda y la superficie (N, lb f ) )
  • m = masa en la rueda (kg)
  • g =  aceleración de la gravedad (9.81 m / s 2 , 32.17405 pies / s 2 )

Coeficientes de tracción para neumáticos normales

SuperficieCoeficiente de tracción
– μ t –
Hielo mojado0.1
Hielo Seco / Nieve0.2 0.2
Arena suelta0.3 – 0.4
Arcilla seca0.5 – 0.6
Grava laminada en húmedo0.3 – 0.5
Grava laminada en seco0.6 – 0.7
Asfalto mojado0.6
Hormigón mojado0.6
Asfalto seco0.9
Hormigón seco0.9

Ejemplo: fuerza de tracción en un automóvil que acelera

La fuerza de tracción máxima disponible de una de las dos ruedas traseras en un automóvil con tracción trasera, con una masa de 2000 kg distribuida equitativamente en las cuatro ruedas, sobre asfalto mojado con un coeficiente de adhesión de 0.5 , se puede calcular como

  • una_rueda = 0.5 ((2000 kg) (9.81 m / s 2 ) / 4)
  •   = 2453 N

La fuerza de tracción de ambas ruedas traseras.

  • ambas ruedas = 2 (2452 N)
  •      = 4905 N

¡Nota! – que durante la aceleración, la fuerza del motor crea un momento que intenta rotar el vehículo alrededor de las ruedas motrices. Para un automóvil con tracción trasera, esto es beneficioso por una mayor fuerza vertical y una mayor tracción en las ruedas motrices. 

Para un automóvil con tracción delantera, la fuerza de tracción se reducirá durante la aceleración. 

La aceleración máxima del automóvil en estas condiciones se puede calcular con la Segunda Ley de Newton como

  • un auto = F / m
  •    = (4904 N) / (2000 kg)
  •    = 2,45 m / s 2
  •    = (2.45 m / s 2 ) / (9.81 m / s 2 )
  •    = 0.25 g

dónde

un automóvil = aceleración del automóvil (m / s 2 )

El tiempo mínimo para acelerar de 0 kmh a 100 kmh se puede calcular como

  • dt = dv / a car    
  •   = ((100 km / h) – (0 km / h)) (1000 m / km) (1/3600 h / s) / (2.4 m / s 2 )
  •   = 11.3 s

dónde

  • dt = tiempo utilizado (s)
  • dv = cambio en la velocidad (m / s)