¿Qué fuerza es la que permite que un coche tome una curva plana? ¿Cuál es la fuerza centrípeta que evita que el coche, como suele decirse, se "salga por la tangente"? ¿De qué depende la velocidad máxima a la que el móvil puede tomar la curva?

La responsable es la fuerza de rozamiento entre las ruedas y la superficie de la carretera. Fíjate en el vídeo, en el que se ve que sobre el coche actúan tres fuerzas: su peso, realizada por la Tierra, vertical hacia abajo (w, amarilla); la reacción del suelo en el que se apoya, vertical hacia arriba (N, verde) e igual en módulo al peso, con lo que en la dirección vertical la fuerza resultante es nula; y, por último, la fuerza de rozamiento entre el coche y la superficie de apoyo, dirigida hacia el centro de curvatura y responsable de que el coche tome la curva sin peligro (f, naranja).

En realidad, el coche empuja a la pista hacia fuera de la curva, y la pista, por reacción, realiza sobre el coche una fuerza hacia el interior de la curva: ése es el origen de la fuerza centrípeta.

Utilizando la expresión de la fuerza de rozamiento que se obtuvo en el tema anterior, se tiene que

con lo que la expresión de la velocidad se reduce a

Es decir, cuanto mayor sea el radio de curvatura y el coeficiente de rozamiento, mayor será la velocidad máxima a la que se puede tomar una curva sin derrapar.

Ahora vas a realizar una simulación para comprobar experimentalmente la relación anterior. Se trata de un coche que se mueve poruna pista siguiendo una trayectoria circular con una velocidad lineal v. Al aumentar la velocidad de giro, el rozamiento no puede proporcionar la fuerza centrípeta necesaria, y el coche se sale de su trayectoria, aumentando el radio de giro. No es necesario que analices por qué en la simulación retorna a la situación inicial cuando la velocidad es solamente un poco superior al valor límite.

Para realizar la simulación, introduce:

• el radio de la trayectoria circular, en el control de edición titulado Radio (300 m).
• el coeficiente de rozamiento, en el control de edición titulado Coeficiente de rozamiento (0,5).
• la velocidad del móvil, en el control de edición titulado Velocidad (debes ir modificándola).

Pulsa en el botón titulado Empieza y observa las fuerzas que actúan sobre el móvil

Incrementa la velocidad del móvil y vuelve a pulsar el botón Empieza. Repite el proceso hasta que el objeto no pueda seguir el giro y salga de la pista circular.

De esta forma puedes obtener el valor la velocidad límite máxima y compararla con la calculada a partir de la dinámica del movimiento circular.