Já é bem conhecido que um motor de combustão interna só dá potência máxima a uma determinada gama de rotações e sob uma determinada carga, o resto do tempo a potência entregue é uma fracção da mesma, correspondente à procura a que está sujeito. Portanto, vale a pena nos perguntarmos quanta potência estamos usando do nosso motor a qualquer momento, seja por mera curiosidade ou para conhecer o "superdimensionamento" do nosso corcel.
Para ter uma ideia aproximada, proponho o desenvolvimento de uma fórmula simples baseada na física que nos permita conhecer, em determinadas circunstâncias, a potência gerada pelo motor. Quem está dentro? Em primeiro lugar, devemos delimitar a experiência com as seguintes hipóteses de partida:
- A potência desenvolvida para mover o carro a uma velocidade constante será calculada.
- Consideramos um 30% das perdas na transmissão
- O veículo deve superar a resistência aerodinâmica ao arrasto e ao rolamento.
- As rodas e o solo que pisam são considerados como não deformáveis.
A potência, medida no Sistema Internacional em watts, é dada pela relação P = F * v, onde "F" é a força desenvolvida pelo motor e "v" a velocidade do veículo. E como calculamos a força desenvolvida? Muito simples, graças a um certo Isaac Newton, que, sob os efeitos da cidra não fermentada e não descascada, formulou a sua Primeira Lei:
"Se a resultante das forças que agem sobre um corpo for zero, esse corpo permanecerá em repouso se estava anteriormente em repouso, e se estava em movimento, realizará um movimento rectilíneo uniforme".
Dissemos que o veículo está em movimento a velocidade constante, portanto, a força desenvolvida pelo motor é exatamente igual à resistência que ele deve superar. A resistência aerodinâmica é devida ao movimento do veículo através do fluido que o envolve, e é calculada com a expressão:
"onde "S" é a secção dianteira do veículo, "Cx" é o coeficiente de penetração aerodinâmica no eixo dianteiro, "ρ" é a densidade do fluido (neste caso ar) e "v" é a velocidade. A resistência ao rolamento deve-se ao contacto entre dois corpos rolantes sem deslizamento, e deve-se às deformações elásticas sofridas tanto pelo pneu como pelo asfalto (sim, o asfalto também deforma, aqui não há espaço para sólidos rígidos).
Esta resistência não deve ser confundida com o atrito, que ocorre quando o corpo desliza sem rolar, por exemplo, quando o controle remoto da TV desliza sobre a mesa. A resistência ao rolamento depende do material da roda e do piso, uma maior rigidez leva a um coeficiente mais baixo.
Como curiosidade, a baixa resistência ao rolamento é uma das razões da rentabilidade do transporte ferroviário, com um coeficiente (aço-aço) dezenas de vezes inferior ao coeficiente de borracha-assalto, em troca de alguns arranques cerimoniosos, frenagem muito longa necessariamente suave e cruzando os dedos para enfrentar subidas (para ajudá-lo a ter controle de tração e areia, que quando depositada no trilho é pregado entre ele e a roda, melhorando a tração).
Simplificando um pouco, a resistência de rolagem é calculada por:
onde "m" é a massa do veículo, "g" é a aceleração da gravidade, "μR" é o coeficiente de rolamento e "α" é o ângulo formado pelo plano do movimento do veículo com a horizontal. Uma vez conhecidos os valores das duas forças FT = FA + FR, só temos que ir para a fórmula de potência e o milagre terá sido feito. Vamos calcular a potência para alguns casos concretos, a uma velocidade constante de 90 km/h.
Citröen Saxo 1.5 D
Não é o último grito, mas como é cativante para os abaixo assinados, não poderia faltar ao compromisso, além de servir como referência para qualquer carro da cidade.
BMW 520d saloon (G30)
Um engolidor incansável, todo o veículo do segmento E tem como principal característica o seu conforto para longas viagens, pelo que estará muito do tempo sujeito a este tipo de condução.
Os resultados são muito impressionantes. Em ambos os casos é impressionante que a 90 km/h, o arrasto aerodinâmico ainda é menor que a resistência ao rolamento, mas vale a pena notar que o primeiro aumenta com o quadrado da velocidade, e o segundo é praticamente constante. Olhando para os números, o belo carro francês usa quase 39% da sua potência (57 cv) para manter este cruzeiro, enquanto o novíssimo carro alemão usa apenas 16% da sua potência (190 cv).
É claro que a Física é uma regra, as únicas vezes em que é necessária mais potência é quando a aceleração é necessária para atingir a velocidade de cruzeiro desejada. Para o mesmo valor de aceleração e velocidade definida, a potência é proporcional à massa e morfologia do carro, daí a importância de perder massa na busca do consumo (a massa afeta muito pouco para aplanar) e esculpir as formas (para reduzir o consumo em alta velocidade de cruzeiro).
A potência necessária para conduzir a alta velocidade sobe, a aerodinâmica torna-se vital.
Por outro lado, é impressionante que a BMW tem um menor arrasto aerodinâmico do que a Citröen, mas o seu maior comprimento ajuda a desenvolver as formas, mais os anos não passam em vão, e nem as horas no túnel de vento. Lembre-se que os valores reais de potência utilizados devem ser superiores aos obtidos, devido à simplificação feita na resistência de rolamento, a intenção principal é que você coloque os dados do carro que você quer e você tenha uma idéia do seu desempenho.
Para isso, você tem que ir à internet e encontrar os seguintes dados:
- Superfície frontal, em metros quadrados
- Cx
- Massa em ordem de marcha, em kg
Tudo o resto permanece inalterado, se você quiser mudar a velocidade, não se esqueça de dividi-lo por 3,6 para convertê-lo em m/s, e se você quiser saber quanto o motor funciona subindo uma ladeira, basta mudar o zero que acompanha o cosseno pelo valor do ângulo que você quer.
Alguém quer uma comparação entre um Ferrari F40 e um Mercedes-Benz Actros?
