Kers

Como puedes imaginar se trata de un acrónimo, es decir, como si fuese una palabra formada por las primeras letras de dos o más, en este caso de: Kinetic Energy Recovery System que podemos traducir por: Sistema de Recuperación de Energía Cinética.

En el caso de las pastillas de los frenos existe el acrónimo CCB procedente de las palabras Carbon Ceramic Brake (freno).

En este momento existen varios tipos de Kers: mecánico, eléctrico, magnético e hidráulico.

1.100 ¿Por qué no se instalan volantes de inercia de mayor tamaño en los Kers de un coche F1 y proporcionar mayor velocidad en las rectas?

Respuesta: El peso influye en la velocidad (disminuye) y el consumo de combustible (aumenta).

Aplicaciones (5)

No creas que se te propone realizar manualidades infantiles cuando te presentamos el contenido de la figura siguiente tomada de Internet:

Si tomas una cartulina cuadrada de 20 cm. de lado, trazas las diagonales y cortas por ellas hasta una distancia del centro que creas oportuna, doblas los cortes de modo alternado haciendo centro y clavando por el mismo un alfiler a un palo lo soplas o lo sacas a la ventana en caso de que haya un poco de viento verás que gira.

Has realizado algo más que un juguete.

En la figura siguiente tienes otro juguete tampoco difícil de hacer. Se trata de una “rueda hidráulica” que gira por la acción de la caída del agua:

Dispones de diferentes materiales para hacer el cilindro como la madera, corcho, poliestireno (conocido con los nombres: porespan, corcho blanco, etc.,), un alambre rígido que lo atraviesa y sirve de eje y los álabes o paletas donde choca el agua que cae del grifo de casa que puedes hacerlas del plástico que obtienes de envases de diferentes artículos que a diario entran en tu casa.

Podemos poner otros ejemplos de sencillas máquinas que las llamamos turbinas.

Las turbinas (palabra que procede del latín turbo que significa remolino) son máquinas que gracias a gases o líquidos, es decir, fluidos en movimiento al chocar con los álabes, paletas, aspas, etc., generan un movimiento de rotación.

Este movimiento giratorio se aprovecha para producir importantes fuentes e energía. 

En una turbina lo que rota o gira llamamos rotor.

Necesariamente el rotor tiene su eje (en los ejemplos anteriores el alfiler o el porespan) al que se le incorporan palas, hélices, aspas, palas, etc., que los fluidos (agua, vapor de agua a presión, aire en movimiento) que chocan contra ellos hacen que gire:

Los tamaños de los rotores de algunas turbinas tienen unos tamaños mucho mayores de los que supones y sus pesos son muy grandes que al mismo tiempo cumplen con el cometido de los volantes de inercia.

Como ejemplo te presentamos:

El que está siendo transportado por una calle de una ciudad china pesa más de 400 toneladas.

Nos estamos refiriendo especialmente al agua como el fluido que mueve el rotor de la turbina.

Hoy en día los aerogeneradores eólicos instalados por gran parte de los países del mundo obtienen importantes resultados en la producción de energía eléctrica.

La palabra eólico procede del nombre dado en la antigua cultura griega al dios del viento llamado Eolo.

Es interesante ver una pequeña muestra de la evolución de los aerogeneradores movidos por el viento a través del tiempo:

Desde el humilde molinillo de papel pasando por los molinos de viento (existían en el año 1600, lo leemos en El Quijote), hasta los campos de aerogeneradores instalados en tierra y mar.

Incluso a grandes alturas como en Veladero (Andes argentinos) a más 4.000 m. de altura:

Volviendo a la idea de los volantes de inercia, también se les incorpora a los aerogeneradores:

También los aviones son accionados por turbinas.

Tienes a continuación un Airbus A380 equipado con 4 turbinas:

Una motor tiene un formato básico como el que tienes a continuación:

Los tamaños generalmente son superiores a los que muchos suponemos:

Las turbinas también están presentes en los barcos.

Tienes abundante e interesante material en Internet donde puedes consultar y aprender.

1.101 ¿Podrías enumerar tres ventajas que nos ofrecen los volantes de inercia?

Respuestas (entre otras):

1. En los momentos de pequeños cambios velocidad ayudan a mantener más constante.

2. Son pequeños almacenes de energía dispuestos a la rápida entrega de la misma en el momento que la solicitemos.

3. Si al enfrentar un coche al transitar pro la ciudad conseguimos almacenar la energía que se produce, y si esto se repite muchas veces, su debido aprovechamiento influirá de modo positivo en el ahorro del consumo de combustibles.

Volviendo al contenido del tema que nos ocupa, el movimiento circulatorio, del que hemos estudiado:

Continuamos con las aceleraciones tangencial (a_t)  , centrípeta (a_c)  o normal (a_n).

Antes, recordemos la diferencia entre rapidez y velocidad.

Rapidez: se trata de una magnitud escalar.

Relaciona la distancia recorrida con el tiempo.

Velocidad: se trata de una magnitud vectorial.

Relaciona los cambios de posición con el tiempo.

Ambas aceleraciones las estudiamos a partir de este sencillo dibujo:

Es importante que lo comprendas correctamente.

Vemos una piedra atada a una cuerda girando por la acción que realiza el brazo derecho de una persona.

La rapidez con que se mueve la piedra es constante por lo que también se mantiene constante el módulo del vector velocidad tangencial como ves en la siguiente figura:

En esta figura puedes ver que las velocidades  y  en los puntos P_o y P₁  miden lo mismo, es decir, tienen el mismo módulo porque la rapidez se mantiene constante, sin embargo, las direcciones de las velocidades han variado lo que nos indica la existencia de una aceleración (hay una variación en la dirección no el valor del módulo del vector velocidad).

Volviendo a la figura (I) sucede que si soltara la cuerda de su mano, la piedra saldría tal como indican las flechas de la figura siguiente (dependiendo del lugar donde la suelte) todas con la misma rapidez V_t y con direcciones diferentes confirmando por esto la existencia de una aceleración (por existir variación en la dirección y no en el módulo del vector velocidad). Se trata de la aceleración tangencial:

El vector velocidad tangencial  es perpendicular a la trayectoria que describe el móvil en cualquier punto de su trayectoria como lo ves en la siguiente figura:

El módulo del vector velocidad lineal y la rapidez significan lo mismo:

Imagina un coche que se desplaza por una curva (no hace falta que siempre se trata de una circunferencia):

Supongamos que el valor del vector  procede de las coordenadas:

Esto quiere decir que 

Expresamos la velocidad como módulo del vector 

La velocidad del coche al pasar por el punto P_o es de 5 m/s que en realidad es el valor del módulo del vector (escalar).

También podemos decir que la rapidez del coche a su paso por el punto P_o es de 5 m/s (escalar).

Otro modo de referirte al mismo dato es decir que el cuentakilómetros o velocímetro (mide la rapidez instantánea) del coche marca una velocidad instantánea de 18 km/h que es lo mismo que 5 m/s (escalar).

1.102 ¿De qué instrumento del coche te sirves para incrementar la rapidez o módulo del vector velocidad tangencial?

Respuesta: Del acelerador
 

Solución.

Estos dos elementos del coche están relacionados:

1.103 El velocímetro de un coche nos muestra:

1: ¿la velocidad instantánea?

2: ¿el módulo del vector velocidad media?

3: ¿la rapidez al paso del coche por un punto de su trayectoria?

4: ¿el módulo del vector velocidad tangencial?

Respuestas: Son válidas la 3ª y 4ª