Este documento describe la evolución histórica de las suspensiones de vehículos y explica conceptos relacionados con las vibraciones amortiguadas. Comienza describiendo cómo los primeros intentos de amortiguar las vibraciones en carruajes condujeron al concepto moderno de suspensión. Luego explica cómo las ecuaciones matemáticas que describen las fuerzas en los muelles de suspensión ayudan a mejorar el diseño. Finalmente, señala que los programas de simulación basados en principios físicos permiten probar y optimizar completamente

1. Documento elaborado porronaldo rendonestudiantedeingeniería mecánica.
Vibraciones amortiguadas
La felicidad no está en la ciencia, si no en la adquisición de la ciencia.
Edgar Allan Poe.
Introducción
En la actualidad la ciencia es sinónimo de desarrollo, cambios, mejoras.
Todo inicia con una necesidad, la necesidad de mejorar. En tiempos de los carruajes un
serio problema fue tratar de hacer más cómodos los vehículos. Los caminos empedrados
eran una molestia para los pasajeros, pues cada hoyo o piedra que las ruedas pasaran se
registraba donde se sentaban con igual magnitud.
Se acolcharon los asientos, se pusieron unos resortes en el pescante del cochero, para
reducir esos impactos, pero el problema aún no se resolvía.
Hasta que se colgó la cabina del carruaje, con unas correas de cuero, desde unos soportes
de metal que venían de los ejes de modo que quedaba suspendida por cuatro soportes y
cuatro correas.
El resultado no fue el mejor, aunque los golpes eran parcialmente absorbidos, la cabina se
tambaleaba sin control, añadiendo a los golpes la sensación mareo. Por consiguiente,
podemos decir que ahí surgió el concepto de suspensión: un medio elástico que además
de sostener la carrocería modere las irregularidades del camino.
A medida que las suspensiones evolucionaban y se hacían más eficientes, las ruedas
disminuyeron su tamaño. Esto se debe a que las ruedas de gran diámetro reducían el
efecto de las irregularidades del camino; y las ruedas pequeñas las registraban más,
porque entraban en los hoyos en mayor proporción.
Con la llegada del motor de combustión interna aplicado a los vehículos, las ruedas
evolucionaron, de la rueda de radios pasaron a la de metal estampado y a la de aleación
ligera; de la llanta de hierro a la de hule macizo, después al neumático de cuerdas o tiras
diagonales y finalmente al radial.
En busca de soluciones para este problema la física y la ciencia de los materiales tuvieron
gran aporte, para lo que tenemos en la actualidad, que aún sigue mejorando.

2. Documento elaborado porronaldo rendonestudiantedeingeniería mecánica.
Muelles de suspensión
Los muelles están formados por un alambre de acero enrollado en forma de espiral (resortes), tienen la
función de absorber los golpes que recibe la rueda.
Los muelles de suspensión en los vehículos son un buen ejemplo para explicar las
vibraciones amortiguadas como fenómeno físico.
∑ 𝐹𝑋 = −𝑘𝑥 − 𝑏 𝑣 𝑋
Donde 𝒗 𝑿 =
𝒅𝒙
𝒅𝒕
es la velocidad y 𝒃 es una constante que describe la intensidad de la
fuerza amortiguadora, el signo menos indica que la fuerza siempre tiene dirección opuesta
a la velocidad.
−𝑘𝑥 − 𝑏𝑣 𝑋 = 𝑚𝑎 𝑋 O bien, −𝑘𝑥 − 𝑏
𝑑𝑥
𝑑𝑡
= 𝑚
𝑑2
𝑥
𝑑𝑡2

3. Documento elaborado porronaldo rendonestudiantedeingeniería mecánica.
Si la fuerza de amortiguamiento es relativamente pequeña, el movimiento esta descrito
por:
𝑥 = 𝐴𝑒
−(
𝑏
2𝑚
) 𝑡
cos(𝑤′
𝑡 + ∅)
La frecuencia angular de oscilación 𝑤′
esta dada por:
𝑤′
= (
𝑘
𝑚
−
𝑏2
4𝑚2
)1/2
La física es la base para explicar los fenómenos que pasan a nuestro alrededor, además,
gracias a ella logramos mejorar muchas cosas y nos damos cuenta donde está el fallo y
donde hay que enfocarse para resolver un problema propuesto.

4. Documento elaborado porronaldo rendonestudiantedeingeniería mecánica.
Todas estas ecuaciones matemáticas y análisis gráfico, ayudaron a resolver y ayudan a
mejorar cada vez la vida humana, con un simple problema formulado desde la época de
los carruajes hasta hoy día.
Utilizando un programa de diseño de máquinas fundamentado con bases físicas, químicas,
diseño espacial, simulación, etc. se puede ensamblar un automóvil completo, estos
programas nos permiten hacer pruebas, por ejemplo, de amortiguación sabiendo cual es el
peso que la suspensión sostendrá, aquí la elección del material de todos los elementos de
construcción de las piezas es muy importante, ya que todos tienen características físicas y
químicas diferentes; después de todas las pruebas en el programa el diseño pasa fabrica.

5. Documento elaborado porronaldo rendonestudiantedeingeniería mecánica.
Bibliografía
1. SEARS et al. FISICA UNIVERSITARIA. Décimo primera edición, volumen 1. Addison
Wesley. 2004.