Tópicos:
- Resistências de condução
- Resistência ao rolamento
- Resistência a encostas
- A resistência do ar
- Resistência total de condução
Resistências de condução:
Durante a condução, o carro encontra várias resistências:
- Resistência ao rolamento
- Resistência a encostas
- A resistência do ar
Essas resistências devem ser superadas para manter a velocidade. Chamamos a força necessária para este Frij; todas essas são resistências de condução somadas.
A resistência ao rolamento é independente da velocidade (a resistência ao rolamento é aproximadamente a mesma em baixas velocidades e em altas velocidades), a resistência ao declive só se aplica se houver um declive (portanto, numa estrada plana é 0), a resistência do ar está em velocidades baixas muito baixas. Com o aumento da velocidade de condução, a resistência do ar aumenta quadraticamente.
Nesta página as resistências de acionamento são calculadas até a resistência de acionamento total (Frij).
Resistência ao rolamento:
A resistência ao rolamento é causada por vários fatores, como a deformação do pneu, a secção transversal do pneu e o tipo de superfície da estrada. O tipo de superfície da estrada tem a ver com o coeficiente de resistência à condução. Quanto mais “suavemente” o pneu puder rolar sobre a superfície da estrada (ou seja, encontrando a menor resistência possível), menos força será necessária para manter a roda em movimento e mais baixa será a Consumo de combustível vai ser.
Na tabela abaixo vemos que o coeficiente de resistência ao rolamento é baixo (0,010) para asfalto seco e alto (até 0,3) para areia.
Quando o coeficiente de resistência ao rolamento e o peso do veículo são conhecidos, a resistência ao rolamento pode ser calculada. As seguintes informações são conhecidas:
- BMW X3 com massa (m) de 1700 kg;
- A aceleração gravitacional (g) é: 9,81 m/s^2;
- O coeficiente de atrito (μ) é: 0,010;
- Superfície horizontal da estrada.
Primeiro multiplicamos a massa do veículo pela aceleração da gravidade (velocidade gravitacional) para calcular a força normal (Fn):
Multiplicamos então a força normal pelo coeficiente de resistência ao rolamento para obter a resistência ao rolamento:
Resistência a encostas:
Quando um veículo sobe uma colina, ocorre a chamada resistência à inclinação. É necessária potência adicional do motor para acelerar o veículo. Ao dirigir em subidas, nenhuma força é aplicada perpendicularmente à superfície da estrada. Então temos que levar isso em conta.
O veículo subiu 100 metros numa distância de 5 metros (ver imagem). Isso significa que a inclinação é de 5%. Calculamos o ângulo de inclinação com as tangentes (tan).
calcular tan α:
tan ̄ ¹ (5/100) = 2,86° (Na calculadora, pressione shift e depois o botão tan para obter tan ̄ ¹, e não se esqueça de colocar 5/100 entre colchetes).
A resistência ao rolamento diminui quando o veículo sobe um declive. Na fórmula de Frol multiplicamos o ângulo de inclinação pela força normal e pelo coeficiente de atrito. Chamamos o ângulo cosseno (cos) de alfa.
A diferença na resistência ao rolamento (0,21 N neste exemplo) é geralmente desprezada.
Podemos calcular a força de inclinação (inclinação F) multiplicando a força normal (Fn) pelo ângulo de inclinação. Chamamos o ângulo de seno (sin) alfa.
É necessária uma força de mais de 832 Newton + a resistência ao rolamento de 166,56 N para subir a encosta. Também podemos combinar as fórmulas para resistência ao rolamento e ao declive. Observe que isso ainda não inclui a resistência do ar, portanto ainda não é a resistência total de condução!
A resistência do ar:
Durante a condução, o veículo experimenta resistência devido ao vento contrário. Isso é chamado de resistência do ar. À medida que a velocidade aumenta, a resistência do ar aumenta quadraticamente. Por exemplo, o veículo irá acelerar cada vez menos à medida que a velocidade do veículo aumenta.
Ao conduzir numa estrada provincial, a diferença no consumo de combustível entre 60 e 80 km/h será mínima. A diferença de consumo entre 120 e 140 km/h é muito maior devido ao aumento da resistência do ar. O consumo costuma ser mais favorável em torno de 90 km/h devido à faixa de velocidade ideal na marcha mais alta, consulte a página sobre consumo específico de combustível.
A fórmula para calcular a resistência do ar é assim:
Explicação da fórmula:
½ = metade, que pode ser digitado na calculadora como 0,5;
ρ = Ró. Isso indica a massa específica. Neste caso a massa específica de ar;
Cw = coeficiente de resistência do ar;
A = área frontal do carro (esta é determinada no túnel de vento);
V² = velocidade do veículo ao quadrado (ou seja, velocidade x velocidade);
Para este cálculo usamos os seguintes dados:
- ρ = 1,28kg/m³
- Cw = 0,35
- A = 1,8 m²
- V² = 100 km/h = (100 / 3,6) = 27,78 m/s² (metros por segundo ao quadrado porque é uma aceleração):
Usamos os dados conhecidos para preencher a fórmula de Flucht:
Portanto, é necessária uma força de 311,11 N para vencer a resistência do ar.
Resistência total de condução:
A resistência total de condução (Frij) é a soma de todas as resistências mencionadas anteriormente. A resistência ao rolamento + a resistência ao declive + a resistência do ar juntas tornam-se Frij:
Para dirigir em uma inclinação de 5% a 100 km/h em velocidade constante e sem vento (0 BFT), é necessária uma força de 1.309,78 Newton nas rodas.
Não só a resistência de condução, mas também as eficiências e reduções na caixa de velocidades são importantes para o fabricante calcular antecipadamente.
A caixa de velocidades e as relações de transmissão são adaptadas às características do motor. Isso está descrito na página relações de transmissão.
