Velocidade Máxima

Como aumentar a velocidade final e a aceleração do meu carro?!

Todos precisam ter em mente que velocidades máximas e níveis de aceleração dependem sim da potência e do torque que um motor pode desenvolver, mas que em 100% dos casos, constituem apenas uma pequena parcela dos inúmeros fatores que devem ser considerados para produzir um melhor desempenho geral do veículo hipotético. Para tentar justificar ao leitor nossa argumentação, necessariamente teremos que abordar o assunto de um ponto de vista um tanto técnico, recorrendo à leis e definições da física. Todavia, tentaremos ser tão superficiais quanto possível, para não tornar o assunto muito chato e tampouco incompreensível, especialmente para quem "fugiu" das aulas de física da escola.

Como intuitivamente se imagina, aumentar os níveis de potência e torque, vai nos levar em direção ao nosso objetivo, mas primeiro há que se avaliar qual o método mais indicado para isto, com o menor comprometimento possível da relação de consumo e durabilidade do motor. Existem ainda aspectos ligados às características do motor, curvas mais planas ou acentuadas de torque e potência, regimes de pico e de operação, rotações ideais de funcionamento, temperatura de funcionamento, e até fatores como volume de funcionamento. Para se ter uma idéia do que estamos falando, motores mais barulhentos e que funcionam sob maiores temperaturas, estão "jogando fora" energia que deveria ser empregada no movimento e, transformando-a em energia sonora e térmica, respectivamente.

Tais características de funcionamento de um determinado motor, surgem como resultado primeiramente de seu projeto original e em segundo do tipo de preparação que se utiliza no mesmo. Desta forma, recursos de sobre - alimentação nos dão potência e torque extras, mas em diferentes regimes de funcionamento, como é o caso do turbo e do compressor. No caso do primeiro, em geral privilegia-se a potência em rotações mais elevadas e, no caso do segundo o torque já a partir de baixas rotações. Detalhar apenas este tópico, já exigiria algumas páginas a respeito, uma vez que mesmo no caso do turbo, o resultado varia de acordo com detalhes como: tamanho e quantidade de turbinas usadas, rendimento mecânico, regime de operação do motor, ajustes e ainda uma lista extensa. Daí porque é comum encontrar motores teoricamente idênticos, mas produzidos por preparadores diferentes, e que apresentam rendimentos diferentes.

Mas afinal, qual o papel do torque e da potência em nossa tarefa? Como já abordamos no artigo "Torque X Potência", o torque é a grandeza responsável por levar um veículo de um lugar para o outro - ou Trabalho (δ) em termos de Física - não importando o quanto tempo se leve para isto, um segundo ou uma hora. Já a potência é a medida da velocidade com que este Trabalho (ou força empregada para produzir um deslocamento) é realizada. Logo, um carro 1.0 realiza o mesmo trabalho que um Ferrari F1, para ir de São Paulo ao Rio de Janeiro, mas por disporem de potências bem distintas, o fórmula 1 o faz em muito menor tempo.

A esta altura já deve estar claro ao leitor que o principal componente responsável por atingir sua sede por velocidade vem da potência, embora ambos os fatores não possam ser dissociados. A explicação disto vem em parte dos demais fatores que influenciam a velocidade. O primeiro deles é o peso do carro. Neste ponto começa a ter importância o quanto de torque o motor disponibiliza, já que este componente é que vai por o carro em movimento. Você sente e utiliza-se do torque com mais evidência, toda vez que tem que subir uma rampa. Motores com menos torque, tem maior dificuldade para subir. Deste fato explica-se as generosas doses de torque de que dispõe os veículos Off Road e de carga (caminhões e ônibus). Já um veículo com torque e que ainda tenha também potência de sobra, não apenas conseguirá subir a rampa, como vai fazê-lo de forma rápida.

O segundo fator onde o torque se faz notar, vem dos elementos restritivos ou que trabalham contra o movimento. A explicação para isto vem de uma análise da Segunda Lei de Newton. Quando se alcança a velocidade máxima? Naturalmente quando o carro para de acelerar, ou ganhar velocidade, ou ainda se preferir a força de resistência do vento é igual a força do motor empurrando-o para frente. Justamente, este é o momento crítico em que não se pode mais aumentar a velocidade: F=M.A, onde F é a força que o motor empreende, M a massa do veículo e A a sua aceleração, que neste instante é ZERO. Note que não estamos falando em acelerar de 0 a 100 km/h, mas acelerar no sentido de mudar a velocidade!!!

Neste exato instante o motor não consegue mais vencer a força de resistência imposta pelo ar. Estamos falando de aerodinâmica. O cálculo para determinar sua grandeza é razoavelmente complexo e envolve cálculo diferencial, para tanto. Mas para tentarmos quantificar e caracterizar o que acontece, adotemos que aproximadamente a coisa funcione assim: A Força restritiva ou retardadora do ar, é determinada por uma constante, que tem a ver com o coeficiente aerodinâmico do veículo (Cx) e com a viscosidade do fluido, que é o ar no nosso caso mas poderia ser água, por exemplo. Esta constante é multiplicada pela velocidade do veículo ao quadrado. Note que, por este cálculo um carro que esteja a 80 km/h, enfrenta uma força 4 vezes maior de resistência do ar, para atingir os 160 km/h e não apenas o dobro. O dobro da resistência, já viria em algo em torno dos 113 km/h! A situação torna-se ainda mais evidente, quando comparamos as forças impostas pela ação retardadora do ar aos 240 km/h, ou seja quando a velocidade é o triplo de 80, a resistência chega a ser 9 (NOVE) vezes maior!

Desta maneira fica fácil entender porque muitas vezes modelos que receberam motores mais fortes em versões mais recentes, não tiveram significativa mudança em suas velocidades máximas. Em geral, este tipo de alteração se faz notar mais acentuadamente em acelerações de 0 a 100 km/h, onde a resistência do ar não é tão forte como em regime de velocidade máxima. Explica-se também a preocupação dos fabricantes de modelos esportivos e top de linha, com a aerodinâmica de seus carros. Baseado nisto que o Opel Calibra - o carro de produção seriada com um dos melhores Cx do mundo - conseguia velocidades máximas acima de outros concorrentes com peso semelhante e motores mais fortes.

Como já foi dito, o fator de penetração aerodinâmica, além da forma e área determinadas pela carroceria do veículo, também tem determinação pela viscosidade do fluido, que no nosso estudo significa densidade ou quantidade de móleculas de ar. Isto pode ser obervado pelos jatos comerciais e de caça, que em percursos mais extensos procuram atingir altitudes maiores, onde o ar é mais rarefeito, alcançando por isso maiores velocidades e com menor consumo de combustível. Por outro, lado motores que não disponham de recursos de sobre-alimentação, tem seu desempenho diminuido justamente por contarem com menor quantidade de oxigênio para injetar nas câmaras de combustão.

Infelizmente há pouco que se possa fazer em um carro para alterar o coeficiente de penetração aerodinâmica que ele possui de fábrica. Lembre-se que este é um estudo complexo, que envolve horas de desenvolvimento acompanhado em túnel de vento, com análises de mecânica de fluidos e uma série de cálculos. Apêndices aerodinâmicos como spoilers e aerofólios, algumas vezes servem apenas para conferir melhor direcionamento dos fluxos e, em muitas ocasiões até pioram o resultado. Um exemplo clássico, é o famoso Lamborghini Countach, que poderia vir de fábrica com ou sem aerofólio. A diferença é que na versão sem o acessório, a velocidade final era quase 20 km/h maior!

Bem, já que quanto a aerodinâmica há pouco ou nada a se fazer, o que mais preciso alterar para melhorar o desempenho? A resposta é, sistema de transmissão. Entende-se por isto o conjunto de diferencial e relações de marcha. Na concepção de fábrica, pelo menos teoricamente todo conjunto de câmbio e diferencial, tem suas relações determinadas de tal forma que a velocidade máxima seja alcançada tão próxima quanto possível da rotação de maior potência. Lembra-se? É a potência a responsável por fazer o carro cumprir uma distância no menor tempo.

Com a preparação do motor, não apenas as grandezas referentes ao torque e potência foram alterados, como muito possivelmente a faixa de rotação em que elas se dão. Daí vem a necessidade de readequar as relações de forma que o motor esteja trabalhando em seu regime ideal na velocidade máxima. Há casos em que o fabricante, por diversas razões, não escolhe uma relação assim. Tradicionais fabricantes nacionais, já colocaram em linha modelos em que em quinta marcha atingia a velocidade máxima antes do regime de velocidade máxima do motor, assim como o contrário já se viu.

Outro fato que poucos atentam no que diz respeito a relação de transmissão, vem da alteração nos tamanhos de rodas e pneus. Toda vez que a circunferência do conjunto é alterada, diretamente estamos alterando a relação de transmissão. Conjuntos maiores, produzem alongamento da relação e menores, encurtamento. A mudança ainda produz menor torque transferido ao piso, quando se opta por conjuntos maiores e aumento, com a sua diminuição. Mais ainda, se a troca produzir alteração de bitola e na altura do carro, a aerodinâmica também será afetada. E a simples troca do conjunto de rodas e pneus por outro de maior largura, irá produzir maiores perdas por atrito com o solo.

Por fim, mas não sendo o último detalhe, há a suspensão, reponsável por garantir antes de mais nada contato permanente das rodas com piso, sem o que não se pode transferir força para piso e produzir movimento. Todo o sistema, desde a sua geometria, calibragem e peso, deve ser sintonizado para funcionar com perfeição. Para mais informações a este respeito, o leitor pode consultar o artigo "Preparando a Suspensão", na seção Matérias.

Agora deve estar um pouco mais claro ao visitante da Carroslokoekões quais dos principais fatores que determinam o desempenho de um carro. É importante lembrar que o assunto é extenso e fatores como perdas mecânicas e de rendimento, não foram mencionadas por tratar de alterações ainda mais complexas e dispendiosas. Fica claro agora entender, porque investe-se milhões em carros de F1 de uma temporada para outra, onde diversos projetistas lançam mão de toda tecnologia ao seu alcance, em troca de apenas 4 ou 5 km/h de velocidade máxima!

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