Introdução à Aerodinâmica

O que é?

A aerodinâmica, apesar de ser normalmente associada a veículos voadores, é também um dos aspectos fulcrais dos veículos terrestres, podendo afectar tanto o desempenho (a aceleração em linha recta, velocidade nas curvas, arrefecimento e eficiência energética), como a estabilidade e a segurança dos mesmos.

Assim sendo, e para que se possa falar mais claramente sobre alguns componentes aerodinâmicos, é preciso clarificar algumas palavras-chave, tais como o arrasto, a sustentação e a downforce.

À medida que o carro se desloca, é criada um escoamento de ar na direcção contrária à do movimento do automóvel, sendo assim importante conduzir e controlar este escoamento. No entanto, os efeitos aerodinâmicos não podem ser generalizados para todos os veículos (mesmo quando estes se deslocam todos no mesmo meio ambiente) visto que o desempenho da configuração aerodinâmica varia com a velocidade, sendo necessário encontrar um equilíbrio entre a eficiência a velocidades baixas, a rondarem os 20 km/h, e a eficiência a velocidades altas, a rondarem os 80 km/h.

 

Arrasto

O Arrasto, também chamado drag, é uma força que representa o efeito da resistência do ar sobre o veículo. É calculado através da seguinte fórmula:

= Densidade do Fluido; = Velocidade do Fluido;  = Área de Contacto;  = Coeficiente de Arrasto

Pelo que quanto menor for esta força, melhor será o desempenho do veículo, seja na aceleração, na velocidade máxima ou mesmo no consumo de combustível (um aumento para o dobro da velocidade do fluido resulta em 4 vezes mais resistência).

É comum identificar preocupação em torno da componente aerodinâmica nos veículos de alto desempenho, para conseguirem reduzir as forças de resistência do ar. No entanto, e ao contrário do que por vezes se pensa, atualmente todos os fabricantes de automóveis se preocupam com as peças e o design aerodinâmico (devido, mais uma vez, à diminuição do consumo de combustível). Um exemplo para este último caso é o Toyota Prius 2016, com um coeficiente de drag de 0,24, igual ao coeficiente do Nissan GT-R.

PriusGTR

Sustentação e downforce

Forças de Sustentação, também chamado lift, são as forças responsáveis por permitir aos aviões voar. É calculado através da seguinte fórmula:

= Densidade do Fluido = Velocidade do Fluido

 = Área de Contacto;   = Coeficiente de Sustentação

Apesar de as forças de sustentação positivas num carro não serem muito altas, é sempre necessário tê-las em consideração pois têm como principal consequência a perda de aderência ao solo e, como consequência, de rendimento.

Downforce, também chamada de sustentação negativa, é a força criada através de diferenças de pressão do ar que actuam sobre o carro, puxando-o para a estrada, permitindo assim maior aderência. É possível verificar a existência de componentes direccionados para a criação de downforce em corridas de Formula 1, 24 Horas Le Mans, ou mesmo de Formula Student.

É, ainda assim, importante saber limitar a downforce (através de cálculos, simulações numéricas e trabalhos experimentais), dado que uma das consequências do aumento da downforce é o aumento das forças de arrasto.

Mantém-te atento ao site para descobrires mais sobre alguns componentes aerodinâmicos que vamos utilizar no nosso veículo, tais como asas, o corpo principal do carro e o fundo plano.

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