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Potências resistivas: o carro

Tópico em 'Mecânica' iniciado por Joao Cunha, 20 Dez 2007.

Tópico em 'Mecânica' iniciado por Joao Cunha, 20 Dez 2007.

  1. Ora cá vamos :huh:

    A potência resistiva, gerada por forças que se opõe ao movimento do carro, possui vários componentes, nem todos dependentes da velocidade.
    Os principais são:


    - atritos internos do motor, nos pistões, mancais, etc.;
    - atritos nas engrenagens do câmbio e diferencial;
    - atrito nos rolamentos e juntas do câmbio e transmissão;
    - atrito dos pneus movidos;
    - atrito dos pneus motores;
    - atrito da carroçaria com o ar;
    - forças aerodinâmicas por diferença de pressão;
    - outras forças menores.

    Pode-se ver que nem todos os componentes dependem da velocidade. As forças de atrito dependem intensamente da força normal a que estão submetidas as superfícies. Então, no motor e engrenagens, elas dependeriam da força (traduzida no torque) produzida, ou seja, dependeriam ligeiramente da rotação. Contudo, quando se traduz isso em potência e não em força, aí sim o valor passa a depender mais fortemente da rotação.

    Nos pneus as forças de atrito dependeriam, entre outras coisas, do peso do carro e da pressão aerodinâmica vertical, ou seja, somente uma das faces depende da velocidade. O principal componente que depende da velocidade são as forças aerodinâmicas por diferença de pressão: quando em baixas velocidades sua influência é pequena, mas elas se incrementam por uma potência de 2 (são elevadas ao quadrado) a cada incremento de velocidade, ou seja, um incremento por uma potência de 3 (elevadas ao cubo) se considerarmos a potência resistiva gerada por elas. Assim, em alta velocidade passam a ser o componente mais importante.

    Mesmo assim, parcela considerável da soma total da potência gerada pelas forças resistivas ao movimento depende das forças normais que o motor impõe aos componentes do carro -- daí a diferença indicada na observação técnica do leitor. Se fossem consideradas apenas as forças aerodinâmicas por diferença de pressão geradas sobre o automóvel, realmente pouco importaria a preparação do motor, mas existem mais inimigos do movimento.

    Vendo tudo isso, pode-se pensar que é um milagre um carro se mover. Na realidade, um carro é um ótimo meio de jogar energia fora. Apesar de todo o investimento e tecnologia aplicados, estas máquinas ainda são das menos eficientes do ponto de vista termodinâmico. A eficiência termodinâmica de um motor ciclo Otto (a gasolina, álcool ou gás natural) raramente é superior a 35%, isto é, somente 35% da energia química presente no combustível injetado no motor é transformada em força de movimento. E isso só considerando o ciclo térmico! Nem falamos ainda das forças citadas acima.

    Isso significa que os injetores de um motor de 1.000 cm3, por exemplo, jogam para os pistões algo como 250 cv em energia química, que o motor "transforma" em apenas cerca de 85 cv em movimento do virabrequim. Daí até o volante do motor são roubados ainda cerca de 30%, ou 25 cv, para fazer funcionar todos os sistemas paralelos. Dali até o chão, que é onde realmente a potência se transforma em movimento do carro, são perdidos entre 25% e 35% dependendo do sistema de tração -- chegam ao asfalto, portanto, em torno de 40 cv.

    Logo, de 250 cv que compramos no posto usamos somente 40 cv para nos mover: o resto é literalmente jogado fora pelo escapamento, gasto no aquecimento e desgaste de anéis, engrenagens, rolamentos e juntas homocinéticas, usado para esquentar os pneus, etc. Existe até um sistema no carro exclusivamente desenvolvido para ajudar a desperdiçar energia: o de arrefecimento. Tem uma bomba d'água que usa força do motor para circular água, que desperdiça potência em seu turbulento trânsito para usar a energia do ciclo para "aquecer o ar" que passa por um radiador. Claro que sem o sistema de arrefecimento o motor derreteria.

    Mas o desperdício não para por aí: é ainda maior quando se considera que o carro se move no ar. Parte disso é usado para simplesmente agitar o ar: são as forças aerodinâmicas, que ficam maiores quanto mais rápido desejamos nos mover. Como as leis da física não se revogam, só podemos amenizar seus efeitos. Por enquanto, nestes tempos de combustíveis caros, resta-nos ter paciência, andar com moderação e continuar gostando destas incríveis máquinas de desperdiçar energia que chamamos de carros.

    Fonte: www.celicasclub.com
     
  2. Sempre a aprender

    Um abraço
     
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