Ouvi o termo curva em espiral usado para descrever uma seção da rodovia que é esteticamente mais agradável aos olhos do motorista. No entanto, acredito que já percorri uma estrada suficiente para dizer que não posso distinguir definitivamente a diferença entre qualquer curva que não seja "acentuada".
Alguém poderia explicar como se pode determinar se uma seção da curva em uma rodovia é classificada como uma curva "espiral", e existem outras vantagens além de "fazer com que pareça boa"?
Respostas:
Espiral
Uma curva em espiral é um recurso geométrico que pode ser adicionado a uma curva circular regular. A espiral fornece uma transição gradual, passando de uma linha reta para uma curva em torno de um ponto (ou vice-versa).
O uso de uma espiral significa fazer a estrada ou pista seguir a mesma forma que o veículo assume naturalmente. Em um carro, você não passa diretamente de virar direto para virar totalmente. Há uma área de transição onde você gira lentamente o volante. A aceleração lateral aumenta lentamente à medida que a espiral é inserida ou diminui lentamente à medida que a espiral sai.
Na imagem abaixo, a espiral é a parte vermelha.
Imagem da Wikipedia
Hghways
Nas rodovias, as faixas são largas o suficiente para que você possa conduzir em espiral apenas movendo-se de um lado da pista para o outro. Às vezes, isso é chamado de "Endireitando a curva". Por esse motivo, espirais não são usadas em todas as curvas nas estradas.
Ferrovias
Um setor em que as espirais são amplamente utilizadas é o setor ferroviário . Os carros em uma estrada têm a liberdade de se deslocar de um lado da pista para o outro, um trem não tem esse luxo. Um trem é guiado rigidamente pelos trilhos e não tem espaço para se desviar.
Nos trilhos de trem, todas as curvas de velocidade, exceto as muito baixas, têm espirais nos dois lados da curva. Isso fornece uma transição suave na aceleração lateral. Isso melhora muito o conforto do passageiro. Espirais são usadas em linhas de carga porque também reduzem as forças nos componentes da esteira.
Uma desvantagem do uso de espirais é que aumenta a quantidade de espaço necessário para cada curva. Espirais efetivamente alongam a curva.
Não se trata de ser "esteticamente agradável aos olhos", mas de conforto.
Se você tivesse uma curva que era simplesmente um arco circular, ao entrar nessa curva, sentiria imediatamente uma força centrípeta lateral, proporcional à sua velocidade e inversamente proporcional ao raio da curva. Em outras palavras, você teria que puxar repentinamente o volante para uma posição que lhe permitisse seguir a curva e, de repente, puxá-lo novamente para endireitar-se novamente.
Em vez disso, as curvas da rodovia têm uma "servidão", o que significa que elas seguem uma forma na qual você gradualmente se dirige para a curva e depois se afasta gradualmente, dando um aumento gradual e uma diminuição na força lateral que é sentida. Matematicamente, o formato dessa curva é uma espiral logarítmica.
P: ... como se pode determinar se uma seção da curva em uma rodovia é classificada como uma curva "espiral", e existem outras vantagens além de "fazer com que pareça boa"?
R: O objetivo de uma espiral ou curva de transição não tem nada a ver com estética. Eles foram originalmente introduzidos nas ferrovias por razões de segurança em conjunto com a superelevação, conforme explicado aqui: Notas sobre curvas de transição e terminais . Nas rodovias de alta velocidade, eles permitem que o motorista entre / saia de uma curva circular com aumento / diminuição gradual da deflexão do volante. A forma matemática da espiral pode variar de jurisdição para jurisdição e pode ter mudado nas últimas décadas, à medida que calculadoras de mão e outros dispositivos de computação substituíram as tabelas de campo em papel, uma vez usadas pelos pesquisadores. Uma forma comum é a espiral de Euler ou a clotóide. Eu li que na Índia a curva de transição usual é uma hipérbole de terceira ordem e me disseram que na Alemanha as auto-estradas são projetadas como uma série contínua de clotóides conectados sem seções tangenciais ou curvas circulares.