¿Es cierto que un coche con más par que otro, acelera más?
No, o al menos, no tiene por qué. Lo hará si además de más par tiene más potencia, si no, no. Lo que cuenta es únicamente la potencia. Como hemos visto antes, la potencia se transmite íntegra al suelo, mientras que el par puede ser transformado y degradado antes de llegar a él. En particular, un motor con un alto par motor, pero con una potencia reducida, tendrá potencia reducida por girar a una velocidad relativamente baja. Puesto que su velocidad es baja, necesitará elevarla con ayuda de una caja de cambios o engranaje, y esa elevación de la velocidad traerá consigo una degradación del par en la misma proporción.
Vamos a coger el ejemplo de antes de los dos engranajes. Queda claro que el coche que más acelerará, a igualdad de pesos, será aquel que logre poner en el suelo la mayor fuerza lineal. Partiendo de este hecho, vamos a comprobar si el tener mayor par motor implica mayor fuerza lineal o no.
Antes de nada, tenemos que establecer una serie de condiciones para nuestro "experimento". La primera de ellas, va a ser que la comparación entre ambos coches, va a efectuarse a igualdad de velocidad. Es lógico, de nada nos sirve saber que un coche acelera más a 50, que otro a 150. De hecho, todos los coches aceleran más a 50 que a 150, sin que eso se deba a diferencias de par ni potencia. Lo que nos interesa saber es si un coche acelerará más que otro, cuando ambos van a digamos... 100 km/h. Posteriormente, con este razonamiento, podremos saber qué coche acelerará antes de 0 a 100 km/h, de 80 a 120 km/h, etc., sin más que aplicar el mismo razonamiento a todas las velocidades intermedias.
Vamos con ello. Imaginemos dos motores, uno con un par de 100 N*m, y otro con un par de 250 N*m. Vamos a comprobar si el segundo motor puede poner más o menos fuerza en el suelo, a una velocidad dada. Por ahora los datos que tenemos son insuficientes, pues sin saber a qué velocidad da cada motor ese par, no sabemos cómo tienen que ser transformadas la velocidad (y consecuentemente el par), para conseguir la velocidad objetivo. Digamos que el primer motor consigue ese par a 5.000 rpm, mientras que el segundo lo consigue a 800 rpm.
Vemos claramente que el primer motor tiene una potencia mayor que el segundo, aunque su fuerza (par) es francamente menor, 2,5 veces concretamente. En el primero, el producto del par por la velocidad nos da 5.000 * 100 = 500.000, mientras que en el segundo el producto sale 250 * 800 = 200.000. No importa en qué unidades esté expresada la potencia. No serán vatios, puesto que las rpm que estamos usando no son una unidad del Sistema Internacional, pero el resultado es una potencia en cualquier caso. A pesar de la menor potencia, ¿será suficiente el superior par del segundo motor, para hacer que éste acelere más que el primero?. La respuesta es que no, que por tener una potencia menor, acelerará menos sin importar que su par motor sea superior. Digamos que la velocidad objetivo se corresponde con que el engranaje 2, unido solidariamente a la rueda, gire a 2.000 rpm. El primer motor, necesitará una caja de cambios como la mostrada en en segundo caso de
esta tabla, que divide por 2,5 la velocidad, y multiplica el par por 2,5. Así pues, al dividir la velocidad por 2,5, las 5.000 rpm se convierten en 2.000, justo la velocidad objetivo. El par, por el contrario, se multiplica por 2,5, y pasa de los 100 N*m, a 250 N*m. Es decir, que a 5.000 rpm el motor era capaz de desarrollar un par de 100 N*m, pero ese motor es capaz de poner 250 N*m de par a 2.000 rpm en el engranaje que transmite la fuerza al suelo. Parece que empezamos a ver por qué el valor del par motor no era tan importante. Aquí ya no tenemos ese par motor por ningún lado, ha sido transformado.
¿Qué pasa con el segundo motor?. El segundo motor tiene que montar una caja de cambios con la configuración de engranajes como la mostrada en el
caso primero de la tabla, que multiplica por 2,5 la velocidad, y divide por 2,5 el par. Al multiplicar por 2,5 su velocidad, ésta queda en 2.000 rpm, justo la velocidad objetivo. ¿Qué par es capaz de poner este motor a esa velocidad?. Pues 2,5 veces menos que el par original, esto es, 100 N*m.
Vemos que el que el segundo motor, a pesar de tener dos veces y media la fuerza (par) del primero, es incapaz, debido a su baja potencia, de poner siquiera la mitad de fuerza que primer motor, a una velocidad dada. Siempre que estemos comparando a una misma velocidad, el primer motor pondrá más fuerza en el suelo que el segundo (2,5 veces, concretamente), a pesar de tener 2,5 veces menos par motor. Esto es gracias a que dispone de más del doble de potencia, y esto le permite sacrificar más velocidad para conseguir par, mediante un engranaje reductor como el mostrado. Podíamos haber llegado a esta conclusión de manera más fácil. Sabiendo que la potencia es fuerza por velocidad (o par por velocidad angular, en el caso del movimiento giratorio), y que el 2º coche tiene 2,5 veces menos potencia, podemos deducirlo. El primer coche tiene una potencia "P", y el segundo, "P/2,5". Puesto que P=Par * rpm, y las rpm del segundo engranaje son las mismas en ambos motores, vemos claramente que si P se hace 2,5 veces menor (P/2,5), el par se ha de hacer también 2,5 veces menor (Par/2,5). Por esto podemos deducir que lo importante es la potencia del motor, y no su par. Porque la potencia no nos dice, como hace el par, la fuerza que va a tener un motor en el engranaje 1 (que no es el que transmite la fuerza al suelo), sino que nos dice, tras todas las transformaciones, qué fuerza va a llegar al suelo en función de la velocidad, o sea, el par en el engranaje 2 a la velocidad objetivo.
