Alguma física básica para entender melhor as reações do carro

Física do automóvel

Para a condução correta de um veículo não é necessário ser um cientista da NASA, completamente de acordo. No entanto, para conduzir com um pouco de segurança pode ser útil conhecer alguns conceitos básicos, muito elementares, sobre o que é suposto um objeto fazer quando está em movimento a uma determinada velocidade para ajustar a sua rota ao caminho que se pretende que o carro efetue.

A primeira coisa a ter em mente é que um carro só se move porque nós demos-lhe essa ordem. Se não fizermos nada, o carro fica como está: parado no seu local de estacionamento. Claro que podem ocorrer situações que o movam, como no caso de haver uma inundação, vir o reboque da polícia ou até mesmo um ladrão. Mas tirando estas exceções, um veículo só se move por nossa vontade.

O carro reage às nossas ações como condutores. Então, não faz sentido dizermos que “o carro leva-nos”. Quando um carro “anda”, é porque está a responder a uma ação que fizemos e que o levou a mover-se. Quanto mais claro tivermos alguns dos princípios fundamentais da Física que permitem pôr um corpo em movimento, mais facilmente poderemos escolher as nossas ações, a fim de controlar as reações do nosso veículo.

inerciaQuando um objeto é colocado em movimento influencia uma força a que se dá o nome de inércia. Dito de forma clara, a inércia é a resistência do objeto a parar ou a iniciar um movimento. Exemplificando a situação, quando nos lançamos numa rampa e depois tentamos parar a inércia é aquela força que “empurra-nos” para a frente, tornando impossível parar sem nos inclinarmos para a frente. Essa inércia pode afetar o movimento do corpo num plano longitudinal (na direção do movimento), transversal (perpendicular à direção do movimento) ou vertical (o que não significa que seja perpendicular ao solo). Em qualquer caso, é necessário ter em conta que, como acontece com as forças, a inércia só sabe movimentar-se em linha reta, de modo que não conhece as curvas. Por outras palavras, excesso de uma inércia longitudinal no início de uma curva é uma má companhia para a viagem. E se for transversal, também se aplica.

A inércia será maior quanto maior for a energia cinética (energia associada ao movimento) que o veículo acumular em movimento. E esta energia depende da massa do veículo e da velocidade a que se move. A fórmula que define a energia cinética é Ec = 1/2mv2, o que significa simplesmente que quanto maior for o peso de um veículo (quanto maior a sua massa), mais energia cinética acumula. E quanto maior é a sua velocidade, muito maior é a energia cinética acumulada. O facto de a velocidade ser multiplicada por si própria (está elevada ao quadrado na fórmula), só indica que, quando o valor da velocidade aumenta, a quantidade de energia cinética que se acumula no veículo dispara.

discos_freno

Há que ter em conta que a energia não é criada nem destruída, apenas se transforma. Portanto, para um veículo parar, deve transformar tudo o que acumulou em energia cinética durante o movimento. Normalmente, esta energia é transformada em calor devido à fricção dos travões no disco ou tambor, ao atrito das rodas contra o asfalto e por fricção de todo o corpo do veículo com o ar que o rodeia.

Quanto mais energia é acumulada num veículo, mais espaço será necessário para transformar a energia cinética a fim de parar. Lógico, não é? E se tiver uma colisão, os danos que irá sofrer no veículo vão ser maiores, uma vez que a energia cinética se transformará de forma violenta, pois o veículo desacelera muito rapidamente.

Dito de outra maneira: o facto de um carro pesar mais do que outro, não garante uma maior segurança, uma vez que a massa do veículo é um dos fatores determinantes na acumulação de energia cinética. O outro é, obviamente, a velocidade, e é-o em maior quantidade. Esta garantia de segurança é por vezes atribuída a um carro grande, na realidade é dada pelo domínio da velocidade e pelo design do veículo, que afetam especialmente a capacidade do carro para aderir ao chão.

No campo da aderência há um conceito útil para compreender as reações de um veículo, o centro de gravidade. É definido como centro de gravidade o ponto de aplicação das forças que atuam sobre um corpo. Quanto mais baixo está localizado, maior aderência terá o veículo em relação ao solo. Mas o centro de gravidade é estável apenas quando o veículo está a andar a uma velocidade constante e em movimento retilíneo. Ao acelerar, travar e rodar, o centro de gravidade muda.

transferencia_masasÉ a chamada transferência de massa. Quando se acelera, o centro de gravidade é transferido para a parte traseira do veículo. A parte da frente sobe e a de trás baixa: é o que se chama ficar em cavalo. Ao contrário, ao travar o carro experimenta uma queda de frente, enquanto a parte de trás sobe. Ao curvar em andamento sente-se um movimento de balanço: o veículo baixa de um lado e sobe do lado oposto. Se o carro tem acumulada uma grande quantidade de energia cinética, a transferência de massa pode provocar o risco de perda de aderência.

Mas o que é a aderência? É a capacidade do veículo de ficar em contato com o solo. Da aderência dependerá a capacidade do veículo ter uma tração e dirigibilidade concretas no terreno. E a manutenção da aderência do veículo vai ser condicionada pela massa e velocidade do veículo, pela qualidade dos pneus e pela condição do piso.

É necessário ter em conta que a aderência manifesta-se de duas formas: longitudinalmente e transversalmente. A aderência longitudinal opera sempre à custa da aderência transversal e vice-versa. Quando aceleramos ou travamos usa-se a aderência longitudinal. Quando curvamos, usamos a aderência transversal. Se usarmos toda a aderência longitudinal, por exemplo porque paramos bruscamente, ficaremos sem aderência transversal e o veículo não poderá virar mesmo no caso de haver uma curva. Se, pelo contrário, usarmos toda a aderência transversal, o veículo não poderá mover-se longitudinalmente na estrada, pelo que correrá o risco de sair da estrada.

Naturalmente a condução suave e progressiva é uma boa garantia para a segurança. Mas não se esqueça da importância de cuidar do sistema de suspensão e das rodas, especialmente os pneus. Sem uns pneus em boas condições não terá aderência, vai perder a tração e a direção e o seu carro vai estar à mercê das leis da física. Por outras palavras, se não cuidarmos das rodas do nosso carro, não podemos garantir que o veículo nos vai levar onde queremos e talvez acabemos por dizer que é o carro que “nos leva”.

Em Circula Seguro | Aderência do pneu (1, 2)