Sei in Home / L'ACI / Sicurezza stradale / Sistemi di sicurezza attiva e preventiva / ABS / Le "forze" ed il "lavoro" nella frenata con l'ABS
ABS - Le "forze" ed il "lavoro" nella frenata con l'ABS
Le forze ed il lavoro nella frenata con l'ABS
Con il movimento, il veicolo acquista un' energia cinetica che ha un valore pari alla massa (in kg) moltiplicata per il quadrato della velocità (in metri al secondo), il tutto diviso 2. Per fermare il veicolo occorre contrastare questa energia cinetica impiegando del "lavoro", svolto da "forze" che agiscano sul veicolo per un determinato "tempo": se serve un tempo breve (frenata in pochi metri), le "forze" devono essere molto intense, se basta un tempo lungo (frenata "tranquilla") le "forze" possono essere molto più deboli.
Le "forze" che, in frenata, contrastano l'energia cinetica del veicolo in movimento, lavorano sostanzialmente in due aree: la superficie di contatto tra la "pastiglia" del freno ed il disco, la superficie di contatto tra il pneumatico e la strada. In entrambi i casi, il lavoro di frenata viene svolto grazie all'attrito esistente in queste due superfici tra corpi che si trovano a velocità diverse, e consiste principalmente nella trasformazione dell'energia cinetica in energia termica (entrambe le superfici infatti si scaldano). In entrambe le superfici vengono applicate "forze" che esercitano questo tipo di "lavoro"; la somma dei due "lavori" fa fermare il veicolo.
Quando la ruota viene bloccata dal freno, sulla superficie di contatto pastiglia-disco non viene più svolto alcun lavoro utile alla frenatura. Se ne deve incaricare allora la superficie pneumatico-strada. Anche se in questa area le condizioni sono ottimali (pneumatici in buono stato, asfalto molto rugoso) la quantità di energia termica sviluppabile non può andare oltre quella necessaria per far fondere il battistrada della ruota bloccata (facendo "fumare" il pneumatico); quindi il lavoro svolto, nell'unità di tempo, è inferiore a quello ottimale derivante da un'equilibrata ripartizione tra le due superfici, mantenendo il movimento del disco rispetto alla pastiglia del freno. Ecco perché anche con fondo asciutto l'ABS è utile: riequilibrando il lavoro tra le due aree diminuisce il tempo di applicazione delle forze, cioè accorcia (anche se di poco) lo spazio di arresto.
Se poi la superficie di attrito pneumatico-strada è degradata (per usura del pneumatico o per pioggia, neve, fango, olio ecc.), sarà ben poco il lavoro utile che può essere svolto su di essa, mentre rimane nullo il lavoro utile sulla superficie pastiglia-disco della ruota se essa viene bloccata; lo spazio di frenata sarà quindi molto lungo.
In questa situazione l'ABS, allentando leggermente il frenosulla ruota, consente di far svolgere alla superficie pastiglia/freno una certa quantità di lavoro. L'ABS, quindi, riequilibra il lavoro tra le due aree, accorciando (ed in modo considerevole) lo spazio di frenata.
Lo spazio di frenata rimane comunque condizionato dalla aderenza sul fondo stradale. L'ABS risulterà inefficace (o le sue prestazioni saranno fortemenete compromesse) su superfici stradali estremamente sdrucciolevoli quali ghiaccio o neve ghiacciata e pneumatici non adeguati.
Bibliografia:
- T.D. Gillespie, Fundamentals of vehicle dynamics, SAE R - 114, pagg. 45-77
