Tópico: Atrito
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Antigo 13-05-2009, 13:25   #1
lude
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Padrão Atrito

Introdução:
O coeficiente de resistência aerodinâmica ou Cx, também chamado coeficiente de arrasto e por vezes apelidado simplesmente coeficiente aerodinâmico, permite quantificar a força de resistência ao ar por parte de uma dada superfície.

Uma placa circular plana tem um Cx igual a 1, ainda que a turbulência que se forma em volta dela aumente esse valor para 1,2.

Uma gota de água, considerada com uma aerodinâmica quase perfeita, tem um Cx de 0,05.

O arrasto é feito de forças de fricção (atrito), que agem em direcção paralela à superfície do objecto (primariamente pelos seus lados, já que as forças de fricção da frente e de trás se anulam), e de forças de pressão, que actuam numa direcção perpendicular à superfície do objecto (primariamente na frente e atrás, já que as forças de pressão cancelam-se nas laterais do objecto).

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Perguntas comuns:
"o que é preciso para o carro vencer a resistência ao solo???"
"quantos cavalos são necessários para o carro andar??"
Existe uma maneira relativamente simples de medir a força necessária que o carro tem fazer

Não sei se todos sabem (ou se ainda se lembram...) da Física. Se não aqui fica:
Segundo a segunda lei de Newton, podemos afirmar que uma força (F) é igual à massa (m) multiplicada pela aceleração (a). F = m . a
Então, a = F/m

Esta equação significa que a força aplicada ao carro causará a uma aceleração. Quando conduzes a uma velocidade constante, a potência produzida no motor é convertida em força nos pneus. A força de atrito age na direcção oposta e é igual à força que o motor gera aos pneus. Como essas forças são iguais e opostas, a força resultante no carro é nula, de modo que o carro mantém a sua velocidade constante. Se retirares a força produzida pelo motor (colocando o carro em ponto-morto, por exemplo), então a única força actuante sobre o carro será a de atrito. Como existe uma força resultante agindo sobre carro, ele começará a desacelerar.

Se conseguires medir a massa do carro e a aceleração, é possível determinar a força. Para determinar a massa, podes obter o peso do carro numa balança qualquer ou então podes consultar no livrete. Além disso, também podes determinar a aceleração medindo quanto tempo é necessário para o carro diminuir a velocidade quando é colocado em ponto-morto.

Isso irá ajudar-te a entender um pouco mais sobre as forças que agem no carro antes de realizar a experiência.

A força para impulsionar um carro numa estrada varia de acordo com a velocidade na qual o carro está a deslocar-se. Essa força tem a seguinte equação:

força = a + bv + cv2

A letra v representa a velocidade do carro, e as letras a, b e c representam três constantes diferentes:

* A incógnita a não depende da velocidade. Esta vem principalmente da resistência ao rolamento dos pneus e do atrito nos componentes do carro, como o das pastilhas de travão ou o atrito dos rolamentos da roda.
* A incógnita b também tem origem do atrito nos componentes e da resistência ao rolamento dos pneus.
* O componente c origina-se principalmente das coisas que afectam a aerodinâmica, como a área frontal, o coeficiente aerodinâmico (Cx) e densidade do ar.

O importante nesta equação é que a força sobre o carro aumenta rapidamente em altas velocidades. A força que actua sobre o carro a 110 km/h é muito maior que a força a 95 km/h.

Vamos agora medir a aceleração num curto intervalo de velocidade. Algo em torno de 4,8 km/h ou 5 km/h deve servir.

Vamos supor que o carro tem uma massa de 2.000 quilogramas (kg), incluindo tu e um amigo, e vais ver a aceleração entre 95 km/h e 100 km/h (o que resulta numa velocidade média de 97,5 km/h.
Deves escolher uma parte plana da estrada com pouco tráfego num dia sem vento e sem chuva.

Faz o carro acelerar até aos 105 km/h e prepara o cronómetro. Colocar o carro em ponto-morto para que ele comece a perder velocidade. Quando o carro chegar a 100 km/h, inicia o cronómetro e para quando o carro atingir 95 km/h. Pode fazer isso várias vezes, indo talvez para uma direcção diferente na mesma parte da estrada. Regista todos os tempos e calcula a média.

Vamos supor que o tempo médio foi de 10 segundos. Agora tens as informações de que precisas para calcular a força de arrasto. Só tens que fazer algumas conversões: deve-se obter a aceleração em metros por segundo por segundo (m/s²).

O carro perdeu 5 km/h, o que significa 5.000 metros por hora ou 1.389 metros por segundo. O carro levou 10 segundos para diminuir esse tanto, portanto a taxa de desaceleração foi de 0,1389 m/s2.

Só entras com a massa e a aceleração na equação F = ma para achar a força.

F = 2000 kg x 0,1389 m/s2 = 277,8 N ou 28,3 Kg

Assim, a força nesse carro hipotético a 97,5 km/h é de aproximadamente 30 Kg. Isso também significa que, para fazer o carro andar a 97,5 km/h, o motor deve produzir potência suficiente para gerar 30 Kg de força nas rodas.

Também podemos descobrir quanta potência isso representa. Potência é igual à força multiplicada pela velocidade. Assim, tudo o que precisamos fazer é multiplicar a força em newton pela velocidade em metros por segundo para obtermos a potência em watts.

A velocidade média do teste foi de 97,5 km/h, o que representa 27,1 metros por segundo. Assim, a potência é 277,8 N multiplicado por 27,1 m/s = 7.528 watts ou 7,528 quilowatts, o que representa 10,2 cv de potência
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"Subviragem é quando bates de frente no muro. Sobreviragem é quando bates de traseira no muro.
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