El funcionamiento de los frenos de tu vehículo

Conoce el comportamiento del coche cuando accionas el pedal del freno, ¿cuál es su funcionamiento?

freno

Todos sabemos que al pisar los frenos para todas marcas de coches, se reduce la velocidad de un coche hasta detenerlo. Pero, ¿cómo sucede esto? ¿Cómo se transmite la fuerza desde su pie a las ruedas? ¿Cómo se multiplica la fuerza para detener algo tan grande y pesado como un coche?

Cuando se pisa el pedal del freno, el coche transmite la fuerza de su pie a los frenos a través de un fluido. Los frenos requieren una fuerza mucho mayor de lo que podría aplicarse con su pie, por lo que el coche debe multiplicar el poder de su pisada. Esto se hace mediante:

Fuerza hidráulica simple

La idea básica detrás de cualquier sistema hidráulico es muy simple, la fuerza aplicada en un punto es transmitida a otro punto usando un fluido incompresible, casi siempre un tipo de aceite. La mayoría de los sistemas de frenos también multiplican la fuerza en el proceso.

Dos pistones se encajan en dos cilindros de vidrio llenos de aceite y conectados entre sí con un tubo lleno de aceite. Si se aplica una fuerza hacia abajo a uno de los pistones se transmite la fuerza al segundo pistón a través del aceite del tubo. Dado que el aceite es incompresible, la eficiencia es muy buena, casi la totalidad de la fuerza aplicada aparece en el segundo pistón. La clave de los sistemas hidráulicos consiste en que el tubo que conecta los dos cilindros puede ser de cualquier longitud y forma, permitiendo que serpenteen a través de todo tipo de componentes que separan los dos pistones. El tubo también puede bifurcarse, de modo que un cilindro maestro puede manejar más de un cilindro receptor.

Multiplicación hidráulica

Para que un sistema hidráulico realice una fuerza de multiplicación se debe cambiar el tamaño de un pistón y un cilindro con respecto al otro. Supongamos que el pistón 1 es el que accionamos cuando pisamos el freno del coche, con un diámetro de 5cm, mientras que el pistón 2 es el que acciona el freno en las ruedas con un diámetro de 15cm. El área de los dos pistones se rige por la ecuación πr². Sustituyendo los valores de diámetro (r=d/2) obtenemos que el pistón 1 tiene un área de 19,63 cm² mientras que el área del pistón 2 es 176,71 cm² (área 9 veces superior al pistón 1), de esta manera, cualquier fuerza que se aplique en el pistón 1 será 9 veces mayor en el pistón 2.

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Foto: Steve A. Johnson

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