Tópicos:
- Calcule a carga por eixo usando VLS
- Calcular a carga do eixo dianteiro
- Diferença entre peso e massa
- Calcular a carga do eixo traseiro
- Calcular o peso do nariz
- Calcule a influência do peso do nariz no eixo traseiro
Calcule a carga por eixo usando VLS:
As cargas por eixo de um veículo podem ser calculadas com um desenho esquemático e os dados do carro. Um carro com as forças relevantes pode ser desenhado usando um VLS (Diagrama de Corpo Livre) (ver imagem abaixo). As condições de um VLS são que a superfície da estrada não seja desenhada. Mesmo que o veículo esteja em uma colina, o veículo não deve ser puxado em ângulo, mas uma força horizontal com direção deve ser desenhada no VLS.
A vantagem de trabalhar com um VLS é que as coisas desnecessárias ficam de fora. Por exemplo, ao calcular os momentos internos ou a carga por eixo de um reboque, é útil desenhar apenas o reboque em vez de um carro com reboque. Ao desenhar apenas o necessário, você evita cometer erros (ao incluir no cálculo muitas forças horizontais/verticais que não pertencem).
Primeiro, o peso deve ser calculado utilizando a aceleração gravitacional atuante no veículo. A gravidade depende de onde o veículo está localizado na Terra. Na Holanda a aceleração gravitacional é de 9,81m/s.
A massa do veículo deve ser multiplicada pela gravidade. Isso dá: 1500 x 9.81 = 14.715N (a unidade de força é Newton). Deve-se notar que a aceleração gravitacional às vezes também é chamada de aceleração gravitacional, constante gravitacional ou velocidade de queda. O número 9,81 às vezes também é arredondado para 9,8 ou aproximadamente para 10. Isso é mais fácil de calcular (1500/10 é mais fácil de calcular de cor do que 1500/9.81), mas a resposta final certamente não é precisa. Portanto, use sempre 9,81m/s, salvo indicação em contrário em uma questão de exame, por exemplo.
A força total com que o veículo é pressionado contra a superfície da estrada é, portanto, de 14.715 Newtons. Essa força é distribuída pelos dois eixos do carro.
A carga por eixo costuma ser maior na frente porque é onde o motor está localizado. Isso pode ser visto na imagem pelo centro de gravidade, que, visto do centro, fica na frente. O centro de gravidade é um ponto de articulação imaginário. Se este centro de gravidade estivesse exatamente no meio, a carga por eixo em ambos os eixos seria a mesma (dividir a massa do veículo por 2). Como as distâncias das rodas, a localização do centro de gravidade e a massa total do veículo são conhecidas, as cargas por eixo dianteiras e traseiras podem ser calculadas.
Massa do veículo: 1500kg
Peso: 14715N
Altura da superfície da estrada – ponto de viragem: 60cm
Distância F1 – ponto de curvatura: 115cm
Distância do ponto pivô – F2: 160cm
Distância F1 – F2: 115+160= 275cm (esta é a distância entre eixos)
Calcule a carga do eixo F2 (eixo traseiro):
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
16922 – F2 x 2,75 = 0
F2 = 16922/2,75
F2 = 6154N
O cálculo é detalhado abaixo:
- Para calcular F1 e F2, primeiro é necessário calcular. Optamos por calcular F2 primeiro.
Fazemos o pivô em F1. Tudo no sentido horário é positivo e tudo no sentido anti-horário é negativo. Isto significa que as forças dirigidas para baixo são positivas e a força F2 para cima é negativa. Preenchemos a primeira parte da fórmula.
14715 x 1,15 – F2 x 2,75 = 0
(Insira este último 0 como padrão, porque posteriormente no cálculo os números à esquerda e à direita do sinal "=" são trocados) - Força x braço: O peso de 14715 é multiplicado pela distância de 1,15:
14715 1,15 x = 16922 - Agora inserimos isso novamente na fórmula:
16922 – F2 x 2,75 = 0 - Mova o 16922 para o outro lado onde está o 0:
F2 x 2,75 = 16922 - Divida ambos os lados por 2,75 para removê-lo à esquerda do sinal =:
F2 = 16922/2,75 - Isso resulta em:
F2 = 6154N.
Diferença entre Peso e Massa:
Lembre-se de que peso não é o mesmo que massa. O peso de F2 no cálculo anterior é 6154 Newtons. Uma massa está sempre em quilogramas. Deve, portanto, ser sempre dividido pela aceleração gravitacional de 9,81. (6154 / 9,81 = 627,3kg) Basta pensar na massa vazia do veículo indicada no certificado de matrícula. Isso é sempre expresso em kg. Para esclarecer a história acima; Não há gravidade no espaço. Tudo flutua ali, por mais pesado que seja. Tudo tem um peso; quando você joga uma caixa de leite contra alguma coisa, ou uma pedra, isso terá um impacto diferente. A caixa de leite não danificará nada facilmente ao bater na parede, por exemplo, mas a pedra com certeza causará danos. Isso ocorre porque a força com que o objeto para é maior para a pedra do que para a caixa de leite. Isto prova que o peso também está presente no espaço e é importante, mas a massa não. A massa se deve à atração gravitacional da Terra. Portanto, o peso do carro não é 1200 kg, mas sua massa é 1200 kg. Muitas vezes são cometidos muitos erros com isso.
Calcule a carga do eixo na parte traseira:
Quando o peso total e a carga de 1 eixo são conhecidos, a carga do 2º eixo pode ser facilmente calculada subtraindo estes dois um do outro:
Peso total – F2 = F1:
14715 – 6154 = 8561N.
É claro que F1 também pode ser calculado separadamente. Isso é quase igual ao primeiro cálculo:
14715 x 1,6 – F1 x 2,75 = 0
23544 – F1 x 2,75 = 0
F1 = 23544/2,75
F1 = 8561N
A força que a roda dianteira exerce na superfície da estrada é 8561N e a roda traseira 6154N. Somados, isso é 14715N. A massa total do veículo é, portanto, 14715/9.81 = 1500kg.
Calcule o peso do nariz:
Da mesma forma que as cargas por eixo do carro foram calculadas nos capítulos anteriores, o peso do nariz na barra de reboque do carro também pode ser determinado. Momento é força x braço. Isto significa que quanto mais longo for o braço, maior será o momento. A carga do eixo traseiro depende da distância entre F2 e F3 e o peso do nariz depende da distância entre F3 e F4. E é precisamente a força no “ponto de articulação”, ou na esfera do engate, que deve ser calculada.
O carro pesa 1500kg e o trailer 300kg. Primeiro convertemos isso de volta para Newton multiplicando pela aceleração gravitacional:
1500 x 9,81 = 14715N
300 x 9,81 = 2943N
Para calcular o peso do nariz é mais fácil desenhar primeiro apenas o trailer. O carro em si não é importante no cálculo.
O peso da ponta é indicado por F3 e a força com que o pneu pressiona a superfície da estrada é F5.
F3 se torna o ponto de articulação e calcularemos a força F5. O centro de gravidade é uma força para baixo, portanto positiva. A força que atua em F5 é uma força ascendente, portanto é negativa (portanto tem um sinal negativo na frente dela). O peso do trailer é 4000N.
Calcule a força F5:
4000 x 1,2 – F5 x 1,4 = 0
4800 – F5 x 1,4 = 0
F5 = 4800/1,4
F5 = 3429N
Calcule o peso do nariz (F3):
4000 – 3429 = 571N
571/9,81 = 58,2kg
O peso do nariz com este trailer é de 58,2 kg.
À medida que o centro de gravidade se move para trás, o peso do nariz diminui. Para obter esta visão e praticar os cálculos, é útil aumentar e diminuir a distância entre F3 e F4 e, portanto, também entre F4 e F5 e realizar o cálculo novamente.
Calcule a influência do peso do nariz no eixo traseiro:
Como o peso da ponta agora é conhecido, pode-se calcular a influência que isso tem no eixo traseiro. O peso não pode ser simplesmente somado, pois a distância entre o eixo traseiro e a bola de reboque é muito importante (força x braço). Usamos novamente a mesma imagem do carro com trailer.
No cálculo anterior sabia-se que o peso do nariz (F3) é 571N. F2 também já era conhecido, que era 6154N. As forças não podem ser somadas, porque a distância entre a roda traseira e a cabeça da bola de reboque ainda funciona como um braço. Recriaremos a fórmula inteira, como no início desta página. A esta fórmula é adicionado 571 x 3,65 (a força em F3 mais a distância de F1 a F3).
14715 x 1,15 + 571 x 3,65 – F2 x 2,75 = 0
19006 – F2 x 2,75 = 0
F2 = 19006/2,75
F2 = 6911N = 691kg.
Isso significa que o eixo traseiro pesa 691 kg.
