Entende-se como dinâmica longitudinal de um automóvel as forças atuantes sobre ele durante suas acelerações e desacelerações em linha reta. Basicamente, esse é o dado inicial de projeto de qualquer automóvel, de onde se iniciam os cálculos para dimensionamento de motor, transmissões, capacidade de carga, capacidade de vencer aclives, velocidade final, suspensão e o refino da forma exterior.
Aprofundando-se um pouco nesses conceitos, é possível avançar para o casamento entre o comportamento do motor e o escalonamento das marchas, além da definição dos pneus.
Colocando o carro em um diagrama de corpo livre para o movimento longitudinal, podemos listar quatro forças resistentes e uma força resultante:
Resistência mecânica (F roda)
Resistência de aclive
Resistência de inércia
Resistência ao rolamento
Resistência aerodinâmica
Resistência de aclive
A resistência de aclive é basicamente a força peso do veículo, resistindo ao seu movimento em caso de subida ou induzindo movimento em caso de descida. Quando o veículo se desloca em plano sem inclinação, essa força torna-se igual a zero, devido ao modelamento matemático conter o seno de 0° (alfa) como elemento do produto.
Resistência de inércia
Além de vencer a inércia longitudinal (Segunda Lei de Newton: Força = Massa × Aceleração), ao acelerar-se o automóvel ocorre também a aceleração de rotação dos eixos, pneus e outras partes móveis que, ao invés da resistência linear, possuem o conhecido momento de inércia.
O seu modelamento é mais bem observado no diagrama abaixo, com a definição dos seus termos. Nota-se que um automóvel mais leve possui melhor comportamento, mas também que grandes massas como o volante de inércia do motor, cardãs, semiárvores e até mesmo o raio das rodas completas com pneu contribuem de maneira significativa nesta parte.
É nesse tópico que o motorista mais pode atuar — para o bem ou para o mal. Um condutor que realiza comandos bruscos, acelera e freia muitas vezes por quilômetro, está certamente fazendo uso não eficiente do combustível.
Resistência ao rolamento
A resistência ao rolamento exprime a força necessária para que os pneus rolem sobre o piso. Fatores como o desenho da banda de rodagem, a pressão dos pneus, a área de contato e a velocidade do automóvel influenciam esse fenômeno.
Atualmente, utilizam-se coeficientes médios estudados por fabricantes de pneus e pelas montadoras, em valores com boa margem de assertividade – em torno de f = 0,015. Ao se abrir a fórmula mais utilizada na literatura, entram os aspectos mais teóricos, sem levar em conta todos os fatores acima citados. No entanto, por se tratar de uma perda de menor magnitude em relação às demais, essa aproximação é suficiente para um primeiro valor de projeto.
Existe um teste conhecido como Coastdown (desaceleração gradual com câmbio desengatado e sem uso do freio) para definição desse parâmetro. Nele, o veículo é solto em inércia, sobre um plano não inclinado e com velocidade do ar atmosférico conhecida, até que desacelere para velocidades abaixo de 15 km/h. Nessa condição, as únicas perdas atuantes serão as de atrito de rolamento com o piso e aerodinâmica, permitindo o isolamento e cálculo da resistência ao rolamento.
Mais uma vez, a contribuição do condutor nesse aspecto é relevante, mas não necessariamente no ato de conduzir, e sim na preparação. Pneus devidamente calibrados de acordo com as especificações do fabricante representam um compromisso entre aderência, menor resistência ao rolamento e durabilidade.
Resistência aerodinâmica
A resistência aerodinâmica é a força que a atmosfera impõe ao veículo durante seu deslocamento, sendo necessária para mover o ar para fora da seção da carroceria. Formas mais suaves oferecem menor resistência – como formatos de cunha ou gota – enquanto formas mais quadradas, como as de caminhões, geram maior arrasto.
A densidade do ar, a área frontal do veículo e, principalmente, a velocidade relativa entre o carro e o ar são fatores determinantes. A velocidade é o elemento mais relevante da fórmula, pois entra ao quadrado. E, ao converter essa força em potência (multiplicando por mais um fator de velocidade), seu impacto é potencializado ao cubo.
Por isso, aviões e veículos de competição, que atingem grandes velocidades, necessitam de formas refinadas para minimizar perdas. Para automóveis de uso cotidiano, a resistência aerodinâmica representa um compromisso entre forma atraente, segurança passiva para pedestres e custo de produção. Se for bonito e seguro, mas caro, está fora da matriz de decisão.
Nos carros esportivos, a aerodinâmica pode ser manipulada por meio de apêndices para resfriamento, geração de downforce (força vertical descendente) ou indução de fluxos que diminuam o coeficiente de arrasto (Cx) em altas velocidades, fazendo parte de uma engenharia dedicada.
A dinâmica longitudinal é a base para o dimensionamento e o desempenho de um automóvel, envolvendo forças que atuam na aceleração e desaceleração em linha reta. Cada resistência — mecânica, de aclive, inércia, rolamento e aerodinâmica — influencia diretamente o comportamento do veículo e deve ser considerada desde a fase de projeto. Compreender essas forças é essencial tanto para o desenvolvimento técnico quanto para uma condução mais eficiente e racional.
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