O Que é Arrasto?
O arrasto é uma das componentes de força que são consideradas para explicar o movimento de aeronaves e também de carros. Basicamente as forças que agem numa aeronave são o Empuxo (a força que empurra para a frente), Peso (força da gravidade que age em todo e qualquer corpo que esteja na atmosfera terrestre) e Arrasto (força que age contrariamente ao empuxo).
Como Medir o Arrasto De Um Carro?
Mas, afinal como medir o arrasto num carro? Basicamente esse conceito é empregado para aeronaves, mas pode ser utilizado em carros também. Confira abaixo uma explicação de como medir a força de arrasto de um carro e quem sabe meça a do seu.
Medindo o Arrasto De Um Carro
A Teoria
A primeira coisa a se considerar é a segunda Lei de Newton que diz que:
F = ma ou a = F/m
A Teoria
Quando essa equação é aplicada ao seu carro a aceleração considerada será a do veículo. No momento em que você dirige o seu carro numa velocidade constante a potência que é produzida no motor é convertida em força nos pneus. A força de arrasto age na direção oposta e será igual a força que o motor gera nos pneus.
Devido ao fato de que essas forças são iguais e opostas acontece que a resultante no carro é zero. Sendo assim o carro mantém uma velocidade constante, dessa forma se você retirar a força produzida pelo motor (colocando o veículo em ponto morto, por exemplo) então terá como única força atuante no carro o arrasto. Pelo fato de existir uma força resultante agindo no carro ele começará a desacelerar.
A Prática
A partir do momento que você consegue medir a massa do carro e a sua aceleração poderá determinar a força. Para ser capaz de determinar a massa do carro você pode obter o peso do mesmo numa balança que pode ser aquela de estradas ou mesmo em alguma empresa.
Você pode medir a aceleração medindo o tempo que é necessário para que o carro diminua a velocidade quando é posto em ponto morto. Com esses dados você poderá entender um pouco mais sobre as forças atuantes que agem no carro antes de realizar a experiência em si.
A Equação
A força que é usada para impulsionar um carro numa estrada varia de acordo com a velocidade na qual o carro está se deslocando. Essa força age seguindo a equação:
força = a + bv + cv2
Nessa equação a letra v representa a velocidade do carro e as letras a, b e c representam três constantes diferentes. A letra a não depende da velocidade, vem principalmente da resistência ao rolamento que é feito pelo pneus e o atrito nos componentes do carro. Esse atrito é causado por componentes como as pastilhas de freio ou mesmo o atrito dos rolamentos da roda.
O elemento b também é originado do atrito nos componentes e da resistência ao rolando dos pneus. Já o componente c é originado de elementos que afetam o arrasto aerodinâmico como, por exemplo, a área frontal, a densidade do ar e o o coeficiente aerodinâmico (Cx).
O mais importante nessa equação é que a força sobre o carro é aumentada de forma rápida em altas velocidades. A força que atua sobre o carro a 110 km/h é muito maior do que a forma a 95 km/h.
Medindo a Aceleração
A partir de agora vamos medir a aceleração num curto intervalo de velocidade. Considere algo como 4,8 km/h ou 5 km/h. Essas unidades métricas são mais fáceis de calcular e por isso se tornam mais interessantes para serem trabalhadas.
Imagine que o seu carro tem uma massa de 2.000 quilogramas (kg) (essa massa incluindo você e mais um amigo) e o veículo irá chegar a uma aceleração entre 95 km/h e 100 km/h (uma velocidade média de 97,5 km/h). É bastante importante lembrar que esse tipo de teste deve ser feito na autoestrada em que esse limite de velocidade é permitido.
Também é importante escolher uma parte plana da estrada e que tenha pouco trafego. Além disso, você deve preferir um dia sem vento e sem chuva.
Como Medir a Aceleração Na Prática
Faça com que seu amigi acelere o carro até 105 km/h e esteja com o seu cronômetro em mãos. Peça então que ele coloque o carro no ponto morto e para que comece a perder a velocidade. Quando o carro chegar aos 100 km/h você deverá iniciar o cronômetro e para-lo quando o carro chegar aos 95 km/h.
Você pode fazer isso muitas vezes indo para uma direção diferente na mesma parte da autoestrada. Registre todos os tempos e depois faça o cálculo da média. Vamos supor que o tempo médio obtido foi de 10 segundos. A partir desse momento você terá as informações que são necessárias para calcular a força de arrasto.
Depois será necessário fazer algumas conversões, a aceleração deve ser obtida em metros por segundo (m/s2). Seguindo nesse exemplo o carro perdeu 5 km/h o que quer dizer 5.000 metros por hora ou 1.389 metros por segundo. O seu carro levou 10 segundos para diminuir esse tanto e por isso a sua taxa de desaceleração foi de 0,1389 m/s2.
Usando a Equação F = ma
Dessa forma a equação F = ma é utilizada apenas para achar a força.
Nesse nosso exemplo: F = 2000 kg x 0,1389 m/s2 = 277,8 N ou 28,3 Kg
Depois de todos esses cálculos você descobre que a força desse carro imaginário a 97,5 km/h é de 30 kg. Dessa forma se o carro andar a 97,5 km/h o motor irá produzir uma potência suficiente para gerar 30 kg de força nas rodas. Isso nos faz entender quanta potência isso representa.
Basicamente potência é igual a força multiplicada pela velocidade. Sendo assim o que precisamos fazer é multiplicar a força em newtons pela velocidade que deve estar em metros por segundo para chegar na potência em watts.
A velocidade média do teste imaginário foi de 97,5 km/h (27,1 metros por segundo), a potência é 277,8 N que será multiplicado por 27,1 m/s = 7.528 watts ou 7,528 quilowatts, isso representa 10,2 cv de potência.
Pode parecer um pouco complicado, mas na verdade não é. A força de arrasto do seu carro pode ser descoberta com um pouco de esforço.
