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Spencer Davis | Unsplash

Robótica

Confirmado: técnicamente es posible conducir un coche bocabajo

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El problema había sido ampliamente estudiado pero nadie había encontrado solución hasta ahora. El equipo ha demostrado su novedoso enfoque con un coche de juguete y debería ser relativamente sencillo adaptarlo a una escala real. Lo único que falta es un patrocinador con dinero suficiente 

  • por Emerging Technology From The Arxiv | traducido por Ana Milutinovic
  • 31 Mayo, 2019

La cuestión de si un coche se puede conducir al revés o bocabajo, por ejemplo, por el techo de un túnel, lleva décadas fascinando a los ingenieros y aficionados de la conducción. El truco es realmente posible en ciertas circunstancias, y existen numerosos análisis que han explorado las diversas fuerzas implicadas. De hecho, a menudo a los estudiantes se les pide como ejercicio que calculen estas fuerzas.

Esto demuestra que la idea ha sido estudiada a fondo, así que podría decirse que no existe ningún método capaz de resolver el problema. Pero resulta que esto no es del todo así. El investigador de la Universidad Federal de Santa Catarina (Brasil) Fernando Dall'Agnol y sus colegas han descubierto una forma completamente nueva de abordar el problema, una estrategia que, por algún motivo, había pasado desapercibida hasta ahora. "Matemáticamente se trata de una fórmula sencilla, pero hasta ahora no se había descrito en la literatura, ni siquiera en películas o juegos", afirma Dall'Agnol .

Su enfoque tiene algunas importantes ventajas sobre los demás. "Hay una solución para la dinámica de un coche acrobático, que puede mantenerlo bocabajo en una pista circular por un tiempo indefinido", sostiene el investigador, que incluso ha demostrado su enfoque con un coche de juguete.

Primero algunos antecedentes. Una forma de conducir bocabajo consiste en usar las fuerzas aerodinámicas. Los coches de Fórmula 1, por ejemplo, tienen alas delanteras y traseras, que generan una fuerza que los impulsa hacia la pista. Unos pocos cálculos adicionales demuestran que estos vehículos de alto rendimiento generarían una fuerza aerodinámica suficiente para mantenerlos en el techo de un túnel a velocidades de unos 225 kilómetros por hora. (Sin embargo, existe un debate sobre si los motores podrían funcionar en estas condiciones).

Hay otra fuerza capaz de sostener un coche en la carretera: la fuerza centrípeta. Numerosos atrevidos han dado vueltas con sus coches por pistas en las que el vehículo se ha mantenido momentáneamente bocabajo, sujeto a la pista por estas fuerzas.

Un efecto similar ocurre en las acrobacias circenses tipo "muro de la muerte". En ellas, un vehículo conduce por una pista circular con paredes a 90 grados. A velocidades suficientemente altas, el vehículo genera la fuerza centrípeta necesaria que lo mantiene presionado contra la pared vertical, y la fricción evita que se caiga. Las fuerzas aplicadas son sencillas de analizar.

Lo que han hecho Dall'Agnol y sus compañeros ha sido llevar ese efecto aún más lejos. Se han preguntado qué pasaría en paredes con un ángulo superior 90 grados. La cuestión que investigan es cuánto se podría aumentar el ángulo para sostener el movimiento circular de un coche. La investigación detalla: "Una pista invertida es el término que usamos para las pistas con ángulos de inclinación mayores a 90 grados", y creen que esta situación nunca se había estudiado antes.

Su análisis es sencillo. El equipo desarrolló las ecuaciones que determinan las fuerzas en cuestión y demostró que es posible que un coche conduzca de forma más o menos indefinidamente en una pista invertida, de hasta 150 grados, incluso sin fuerzas aerodinámicas como ayuda.

Por ejemplo, en un ángulo de 135 grados, un coche tendría que conducir a unos 320 kilómetros por hora para mantenerse en la pista. Obviamente, una aerodinámica favorable mejora los cálculos. "Con la suficiente fuerza aerodinámica, es posible conducir en pistas de cualquier inclinación", sostienen Dall'Agnol y sus compañeros.

El equipo incluso puso esta idea a prueba con un coche de juguete en una pista circular invertida. En lugar de manejarlo por una pista estática, giraron la pista al completo para mantener el auto fijo en relación con la carretera. La investigación detalla: "Aprovechamos esta equivalencia porque es mucho más fácil hacer girar toda la pista más el juguete que hacer que un coche eléctrico de juguete funcional conduzca en una pista invertida".

De hecho, no les hace falta toda la pista porque el coche quede estacionario en relación con ella. Así que han usado una pequeña parte de la pista cubierta con papel de lija para maximizar la fricción con las ruedas del coche. Lo incorporan a un ángulo invertido de  una rueda de bicicleta horizontal que se puede girar con el coche sujeto por un imán. Cuando la rueda gira a una cierta velocidad, el imán sale disparado, dejando el coche presionado contra la pista. Puede ver un vídeo del experimento aquí.

El experimento plantea la pregunta de su el enfoque podría usarse en la vida real. Dall'Agnol y sus compañeros sugieren una pista circular con la forma del interior de una rosquilla. Esta configuración permitiría al conductor hacer la transición a la posición invertida de manera relativamente lenta para permanecer en ella todo el tiempo que sea necesario. Dicho diseño es relativamente seguro, ya que, si la velocidad cae por debajo del mínimo requerido, el coche simplemente se deslizaría por la pista en lugar de caer. "Entonces, si la velocidad cae alguna vez por debajo de [la velocidad mínima], el piloto no caerá en picado", explican.

Sin embargo, hay varios problemas prácticos que se deberían abordar. Por ejemplo, cualquier motor de combustión interna necesitaría ser modificado para asegurar que no se detenga. Esto es técnicamente posible ya que los motores de los aviones funcionan bocabajo con facilidad.  El sistema de líquido de frenos también debería modificarse para garantizar un flujo suave cuando está bocabajo.

Pero estas son modificaciones directas. De hecho, un vehículo eléctrico podría ser incluso más fácil de modificar para los viajes bocabajo.

Se trata de un trabajo fascinante que despertará intereses en todo el mundo. Así que seguro que no faltarán voluntarios para conducir un vehículo de este tipo. Lo único que falta es un patrocinador con suficiente dinero para pagar la demostración. ¿He oído Red Bull?

Ref: arxiv.org/abs/1905.03825 : Driving Upside-Down in a Circular Track

Robótica

 

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