¿Cómo se relaciona el ABS con las leyes de Newton?

Las leyes de Newton tienen que ver con el movimiento y la inercia. Los frenos ABS funcionan para controlar las fuerzas de fricción entre el neumático y la carretera. Entonces, esencialmente, las leyes de ABS y Newton no tienen nada que ver entre sí. Siempre que omita la fricción, puede indicar algunas cosas.

Posiblemente se podría considerar la primera ley: todo objeto en un estado de movimiento uniforme tiende a permanecer en ese estado de movimiento a menos que se le aplique una fuerza externa.

El ABS funciona detectando que la rotación de los neumáticos se ha reducido a una velocidad inferior a la de los vehículos. Una fuerza externa, la del freno de esa llanta, ha actuado para desacelerar demasiado la llanta y esa llanta ahora patina. En general, un neumático que patina no proporciona tanta desaceleración al automóvil como lo haría un neumático que no patina. Entonces, para mantener el "movimiento uniforme" de esa llanta, el sistema ABS reducirá la fuerza de frenado en esa llanta.

También podría decir que la tercera ley: F = Ma también se aplica ya que la computadora del ABS está ajustando la fuerza de frenado en la rueda que patina para mantener constante la aceleración "a" del automóvil.

La idea básica detrás de los sistemas de frenos antibloqueo (ABS) se reduce a la diferencia entre fricción cinética y fricción estática. Imagina que estás intentando empujar una caja pesada por el suelo. Lo empujas tan fuerte como puedes y finalmente se mueve. Observa que mantener la caja en movimiento requiere mucha menos fuerza de la que inicialmente se necesitó para que la caja se moviera. Ésta es la diferencia entre la fricción estática (fricción entre dos objetos que no se mueven entre sí) y la fricción cinética (fricción por deslizamiento). La fórmula básica para la fuerza de fricción es:

donde N es la fuerza normal (básicamente cualquier fuerza que empuja un objeto hacia el suelo, peso, carga aerodinámica, etc.) y mu es el coeficiente de fricción. Los coeficientes de fricción estática son mayores que los coeficientes de fricción cinética. Cuando pisa los frenos de su automóvil, por lo tanto, desea que sus vehículos se detengan para asegurarse de que las ruedas disminuyan la velocidad debido principalmente a la fricción estática (también llamada fricción de rodadura), no a la fricción puramente cinética (fricción por deslizamiento). Esto a menudo maximiza la fuerza de fricción y puede disminuir las distancias de frenado, especialmente en superficies pavimentadas.

Un sistema de frenos antibloqueo estándar utiliza sensores de velocidad en las cuatro ruedas, una bomba hidráulica, cuatro válvulas hidráulicas (asumiendo que es una configuración de 4 canales) y un controlador. El controlador en el sistema ABS monitorea la velocidad de cada rueda usando los sensores de velocidad de la rueda, que generalmente son sensores de efecto Hall. Si el controlador ve que una rueda está desacelerando a una velocidad que no podría corresponder a la velocidad de desaceleración del vehículo, activa la válvula hidráulica en la línea de freno de esa rueda para reducir la presión de freno aplicada a esa rueda. Esto permite que la rueda gire más rápido. Una vez que la rueda vuelve a acelerar, usa la bomba para introducir la presión nuevamente en esa línea de freno, aplicando ese freno nuevamente. Cuando el controlador vuelve a ver una desaceleración rápida, activa la válvula y el ciclo se repite unas 15 veces por segundo