Corridas de monopostos

Os monopostos são usados especialmente em competições automobilísticas, tendo geralmente as rodas colocadas fora do corpo principal do veículo.

Os monopostos de corrida se destacam pelo seu alto grau de sofisticação, quando comparados com outros veículos de competição. O habitáculo do condutor é projetado de forma a possuir a menor largura possível, reduzindo assim a área frontal e favorecendo a aerodinâmica. O uso de aerofólios é um importante componente aerodinâmico, que empurra o automóvel contra o solo e aumenta assim a sua aderência.

Devido à sua excelente aerodinâmica e baixo peso, os monopostos são os automóveis de corrida mais rápidos, seja em retas ou em curvas. As corridas de monopostos podem se dar em autódromos ou circuitos de rua.

A categoria de monopostos mais conhecida mundialmente é aFormula 1, cujos carros se destacam por introduzir uma grande quantidade de avanços tecnológicos.

Corridas de monopostos

As corridas de monoposto são talvez o aspecto melhor conhecido do automobilismo, com carros desenhados especificamente para corridas de alta velocidade. As rodas não são cobertas, e os carros têm asas aerodinâmicas à frente e atrás para produzir uma força para baixo e aumentar a adesão à pista.

As corridas de monoposto realizam-se em circuitos especialmente construídos, ou em circuitos que habita em cidade, fechados para a realizaçao do efeito. Muitas das corridas de monoposto na América do Norte têm lugar em circuitos como a Indy Racing League.

As mais bem conhecidas corridas de monoposto são as de Fórmula 1, que se desenvolvem num campeonato do mundo anual em que participam alguns dos principais fabricantes de automóveis e de motores do mundo, numa batalha que é tanto tecnológica como de desempenho na pista. Na América do Norte, os carros Champ Cars e os da Fórmula Indy assemelham-se aos de F1 mas são sujeitos a muito mais restrições.

Existem outras categorias de monoposto, incluindo as corridas de karts que empregam pequenas máquinas de baixo custo em pequenas pistas. Muitos dos melhores pilotos da actualidade iniciaram as suas carreiras nos karts.

Afinal o que é um difusor de ar????

No início da temporada de Fórmula 1 desse ano o grande protagonista foi o difusor de ar, a polêmica foi grande e muita gente ouviu falar sobre o assunto, mas poucas pessoas entenderam do que se tratava e do peso desse adereço aerodinâmico para o campeonato... Pois bem, vamos explicar como ele funciona e o porquê dele estar garantindo o título de campeão de construtores para a Brawn GP.

Difusor é um componente aerodinâmico que permite aumentar a velocidade com que o ar passa por baixo de um automóvel, conferindo maior estabilidade. Tomadas de ar na parte frontal do veículo recolhem o fluxo contrário ao carro e o despejam numa câmara espaçosa, na qual o vento tem que percorrer um caminho maior. É um artifício aerodinâmico para "grudar" o carro na pista e compensar a perda de pressão aerodinâmica causada pelas recentes mudanças nas asas traseiras e dianteiras feitas pelo regulamento do campeonato.

A idéia básica do difusor de ar ancora-se no Princípio de Bernoulli e usa, de forma inteligente, o próprio assoalho do carro como elemento aerodinâmico, como uma "asa invertida" e, conduzindo o fluxo de ar através de canaletas, produz o efeito de uma down force, uma força para baixo que ajuda a "grudar" o carro no solo. Na prática o ar é coletado em movimento e guiado por canaletas cuja saída podem ser vistas nas ilustrações abaixo. A Ferrari e Renault, por exemplo, projetaram difusores mais "conservadores". Não abusaram do regulamento e o resultado final pode ser visto na ilustração abaixo.

Já a Brawn GP, a Williams e a Toyota foram ao limite e, menos conservadoras, aproveitaram a ambiguidade do regulamento e obtiveram o polêmico resultado visto logo abaixo e que, na prática, parece ser mesmo mais eficiente.

Nota-se facilmente nas ilustrações acima acima que Toyota, Wiiliams e Brawn GP fizeram difusores mais volumosos, com uma canaleta (ou tunel de ar) a mais (um difusor double-decker ou dois andares, como queira). E é exatamente isso, um difusor mais volumoso, que permite maior eficiência aerodinâmica. Física pura! Este processo reduz a pressão embaixo do monoposto, permitindo que haja menor força empurrando o carro para cima. Assim, aumenta-se o downforce (pressão aerodinâmica) - efeito que pressiona o veículo, para propiciar maior contato dos pneus com o asfalto e, portanto, mais aderência para o automóvel.

"É como se fosse uma asa de avião ao contrário, que empurra o objeto para baixo e não para cima. O ar percorre um caminho maior sob o assoalho do que sua trajetória sobre ele. Isso gera um efeito adicional às asas dianteira e traseira", explica ao Terra o engenheiro mecânico Daniel Trigo.

O downforce

"Downforce, como o próprio nome diz, é a força em direção ao solo. É como se aumentasse o peso do carro. Isso permite maior velocidade nas curvas, porque gera mais aderência. Nas retas até atrapalha um pouco, porque é como se o carro estivesse mais pesado", afirma o engenheiro mecânico Antônio Franzoni.

No pacote de mudanças de regras da FIA para a temporada 2009 da F1, uma série de determinações reduziram em até 50% o downforce, também chamado de "efeito-solo". Entre as novas normas, um difusor menor do que o utilizado no ano passado. Regulamentações como esta não são novidade na Fórmula 1. A Lotus de 1979 foi a primeira a se beneficiar do efeito-solo, quando o projetista Colin Chapman desenvolveu um assoalho inteiro para aumentar o efeito-solo. A entidade máxima do automobilismo logo proibiu o uso desse tipo de assoalho. A maneira que as equipes encontraram para compensar isto foi a criação do difusor. Quanto maior ele for, mais downforce e mais parecido ele será com o primeiro projeto de Chapman.

O difusor da Brawn GP

Os projetistas da Toyota e da Williams encontraram uma maneira de criar um canal a mais para a saída de ar e, assim aumentaram o tamanho dos seus difusores. Parte da própria carroceria do carro é utilizada, fazendo com que o componente seja um pouco mais alto que o das concorrentes. O carro da Brawn GP se utilizou da mesma brecha nas regras. Entretanto, ela consegue ainda um efeito maior ao fazer com que o ar saia por cima de uma pequena "asa", aumentando ainda mais a pressão aerodinâmica.

O deslocamento do ar causa o downforce e, dá maneira como está construído o difusor da Brawn, o downforce é ainda maior.Apesar de tudo, a força não parece estar somente no difusor: o carro está projetado de forma que todo o ar seja direcionado para a parte baixa do carro e não apenas para trás.O ar que passa pela parte de cima do difusor é o que provoca a pressão ao se "chocar" com o ar que sai do difusor, o que permite diminuir o ângulo do aerofólio traseiro do carro, evitando a resistência do ar e conseguindo assim, maior velocidade.

O jornal Espanhol Marca explica graficamente o funcionamento, vale à pena dar uma olhada clicando aqui.

Das asas dos pássaros aos aerofólios...

Você consegue entender como os monopostos de corrida conseguem se manter no chão, mesmo quando estão acelerando a velocidades altíssimas que bem poderia ser uma atingida por um avião???? Se você duvida que um carro pode fazer isso clique aqui.

Pois bem, vamos explicar de uma maneira simples e você não precisa ser uma fera da física para compreender.
Por uns instantes, esqueça as pistas. Apegue-se apenas à natureza. É de lá que vêm os maiores ensinamentos. Uma vez assisti a um documentário sobre as asas das aves, por que razão elas voam. O filme apresentava, esquematicamente, um corte transversal de uma asa. Depois, em detalhes, expunha que a curvatura da porção superior é maior que a da inferior. Observe no desenho 2 o que desejo explicar. Repare que existem dois caminhos entre a distância do ponto A e o ponto B. O superior, caracterizado pela curva descrita, e o inferior, bem mais reto. Você concorda comigo que eu posso afirmar que a distância A-B, se percorrida por cima desse perfil de asa, o dorso, é maior que a A-B se eu optar pelo caminho de baixo, o ventre, quase reto e portanto mais curto?

Vamos arquivar essa informação. Usaremos daqui um pouquinho. Não vou entrar em detalhes para não complicar, apesar citarei o experimento. Um brilhante físico holandês de nome Daniel Bernoulli descreveu, ainda em 1738, um princípio que ganhou o seu nome. Para simplificar o que ele postulou: toda vez que o ar tornar-se mais rápido, ele passa a exercer menor pressão em seu meio. Não se assuste. A física ficará por aqui. Quero ser o mais didático possível, a fim de que você compreenda bem esses conceitos e, a partir daí, domine outros e tire melhor proveito ao assistir às transmissões das corridas.
Avance para a figura 3 e familiarize-se com dois novos conceitos: a porção frontal da asa, chamada de Bordo de Ataque, por ser por onde a asa “corta” o ar, e o a porção final, denominada de Bordo de Fuga, ou por onde o ar “deixa” a asa.

Nós não vimos na figura 2 que a distância da porção superior é maior que a inferior? Ir de A a B, por cima da asa, não significa percorrer uma distância maior que de A a B por baixo dela? Agora pense comigo: o ar, então, não tem de ser mais rápido na parte superior da asa? Ele não tem de percorrer uma distância maior? E na parte de baixo? Já não é assim. Ele não flui tão velozmente. A distância que ele percorre é menor. Não há a curvatura da porção superior. Seu caminho é quase reto.
Acabamos de constatar que o ar que flui em cima da asa é mais rápido que o que flui em baixo da asa. Se pudéssemos viajar e sentar num cantinho da asa, lembre-se que ainda estamos falando da asa de um pássaro, em breve retornaremos ao automobilismo, para medir a velocidade com que as moléculas dos gases passam por lá, compreenderíamos rapidinho que as moléculas que enveredaram por cima da asa são mais atletas que as que estão correndo em baixo da asa. As de cima correm muito mais. Têm um caminho maior para percorrer. Grosseiramente seria algo assim: você e um amigo estão numa esquina e desejam atingir a outra mais próxima do mesmo quarteirão regular. Seu amigo fará o caminho reto, enquanto você terá de dar a volta no quarteirão para chegar a outra esquina. Dá para ver que você terá de correr bem mais que seu amigo? É mais ou menos o que acontece com o ar que corta uma asa.
Hora de resgatar aquela informação que Bernoulli nos deu: quando o ar aumenta de velocidade ele passa a exercer uma pressão menor. Vamos raciocinar juntos. Se em cima da asa o ar passa mais rápido, então eu posso afirmar que nessa região a pressão exercida por ele é menor. Bernoulli demonstrou. Assim como posso dizer, sem incorrer em erro também, que o ar que passa em baixo da asa exerce naquela região uma pressão maior que a de cima. Ele não é mais lento? Vamos colocar alguns números para melhor entender tudo? Se em cima da asa da ave o ar está exercendo uma pressão equivalente a mais ou menos 2 quilos e a pressão que ele está exercendo em baixo da asa é maior que esta, pelo exposto, não estarei errado se disser que a força de baixo para cima é de 3 quilos. Os números são hipotéticos.
Junto comigo: se de baixo para cima há uma força de 3 quilos e de cima para baixo uma de 2 quilos, então a resultante é uma força de baixo para cima de 1 quilo. Concorda? A força de baixo para cima é maior que a de cima para baixo. O que acontece então com a nossa ave quando ela bate as asas e submete o ar a passar sobre e sob elas? Ganha uma força de baixo para cima que, pelo nosso exemplo, é de 1 quilo. Se a ave pesar menos de um quilo, o que irá acontecer com ela? Irá voar. Isso mesmo, estamos voando junto com ela. Você acabou de descobrir que é por causa do perfil de asa e da diferença de velocidade que o ar flui sobre e sob ela que as aves e o aviões voam. Legal, não?
Tudo muito bonito, só não entendi uma coisa então: se é assim, por que os carros de Fórmula 1 parecem que grudam no solo em vez de voarem? Afinal eles têm asas como as aves e navegam a velocidades muito superiores às delas, o que lhes permitiria uma diferença de velocidade ainda maior entre o ar que flui em cima e em baixo das asas. Verdade da mais verdadeira. Você tem razão. Mas será que as asas dos carros são exatamente iguais às das aves? Resposta: sim. Com uma diferença capital, no entanto: as asas dos carros são invertidas, ou seja, a porção curva fica em baixo e a mais reta em cima. Acompanhe no desenho 4.

Já podemos falar em aerofólio em vez de asa. Acabamos de desembarcar no automobilismo depois de levar um banho de sabedoria da natureza. Os aerofólios são asas, como as das aves, mas colocados nos carros na posição invertida. O que é a parte de cima numa asa de ave é a parte de baixo nos aerofólios. E o que é a parte de baixo na asa é a de cima nos aerofólios. Os desenhos 5 e 6 mostram essa diferença.

Se tomarmos o mesmo exemplo numérico de forças mencionado ainda há pouco: no aerofólio, a força na parte de cima seria a de 3 quilos e a força na parte de baixo, a de 2 quilos. Com isso, a resultante também seria de 1 quilo, mas agora de cima para baixo e não de baixo para cima. O carro, em vez de ter tendência a decolar, acaba mais pressionado contra o solo. Em outras palavras, torna-se mais estável, consegue contornar as curvas em maior velocidade. Claro que a força de um aerofólio traseiro na Fórmula 1 é muito maior, algo próximo dos 300 quilos, hoje, em média, quando o carro está a 260 km/h. No desenho 7 é possível ver a asa invertida, ou o aerofólio, como é utilizado na Fórmula 1.

Sabe como se chama na Fórmula 1 essa pressão aerodinâmica sobre o carro? Downforce, ou força para baixo. Acredito que você já tenha ouvido ou lido essa palavra, downforce. Viu como não há segredo algum em compreendê-la?
Demos, juntos, o primeiro passo rumo a desvendarmos bem mais conhecimentos sobre esse incrível universo da aerodinâmica. De posse da compreensão de como funcionam as asas, e no automobilismo os aerofólios, podemos avançar sem limites, sempre da mesma maneira, com muita didática e exemplos mais próximos do nosso dia-a-dia para entendermos melhor o que se está pretendendo explicar.