Olá leitores do Site dos Nobres do Grid.

Peço desculpas pela longa ausência. Andei envolvido em grandes projetos no trabalho e na universidade o que explica, mas não justifica tanto tempo sem escrever artigos para nossos leitores. Tentarei ser menos ausente em 2017, especialmente com as interessantes mudanças que vemos acontecendo para a próxima temporada da Fórmula 1.

Os carros serão mais largos no ano que vem, passam dos atuais 1.800 mm para 2.000 mm. Os pneus, também. Os dianteiros, de 245 para 305 mm. Os traseiros, de 325 para 405 mm. O aerofólio dianteiro, de 1.650 para 1.800 mm, e o traseiro, de 750 para 950 mm, além de mais baixos, de 950 para 800 mm. Essas novas medidas (outras são a prancha, que foi reduzida em seu comprimento em 100mm, para acomodar as alterações efetuadas na parte neutra da frente, o difusor que terá um espaço muito maior daqui para a frente, com a sua garganta inclinada a partir de 175mm à frente do eixo da roda traseira, em vez de sobre ele. A altura em que ele termina será de até 50mm, passando de 125 para 175mm)

Esteticamente, deveremos ter monopostos de expressão mais agressiva. E, fundamentalmente, bem mais velozes nas curvas. A evolução no tempo de volta está estimada em algo como 5 segundos quando o campeonato chegar na Europa, em maio. Vejam a animação abaixo, feita pelo jornalista italiano Giorgio Paola, do site OmniCorse.it.

https://youtu.be/-F0u1nqG18o

Com o carro andando tão rápido em curvas, o aumento da força G sobre os pilotos também aumentará e exigirá dos pilotos um melhor preparo físico, especialmente da musculatura do pescoço. Contudo, para que os carros consigam contornar as curvas com a velocidade que está sendo estimada e com a eficiência que se espera, o comportamento dos pneus será crucial e por isso, o aumento das dimensões dos mesmos foi necessária – e bem vinda.

Além dos esforços sobre os pneus os conjuntos de suspensão serão igualmente exigidos e enquanto as equipes trabalharam durante todo o segundo semestre de 2016 para redimensionar os componentes, os engenheiros das equipes buscaram em seus CFD (Computational Fluid Dynamics) não apenas a maior eficiência aerodinâmica e mecânica, mas também o maior equilíbrio do conjunto, uma vez que a exigência das novas velocidades em curva poderá “destruir” os pneus, mesmo estes tendo sido redimensionados, em poucas voltas. Afinal, de nada adiantará ter um carro extremamente rápido e ter que fazer um pit stop a cada 6 ou 7 voltas... talvez menos!

Vou abrir um parênteses para falar um pouco sobre o comportamento de um veículo em curva. Seja para um Fórmula 1 ou para um caminhão, os princípios da física são exatamente iguais, em boa parte os leitores tiveram algum contato preliminar nas aulas do ensino médio com os exercícios de força centrífuga e força centrípeta, evidentemente desconsiderando fatores como o atrito, que nos casos práticos, não podem ser desprezados.

Para explicarmos isso, vamos considerar um “carro esquemático” e submetê-lo as três condições em que um carro “faz uma curva”: de forma neutra, com esterço ou com sobresterço. Ele ficará o mais próximo possível da realidade completa do carro de corrida em funcionamento.

Neste modelo vamos considerar os ângulos de direção das rodas esquerda e direita como sendo iguais e os eixos dianteiro e traseiro são tratados como pneus simples (daí o nome do modelo) que geram uma força lateral igual à soma dos pneus esquerdo e direito em cada eixo. Isto também pressupõe que não há transferência de carga lateral no carro, sem computar as transferências de carga longitudinal, como o deslocamento dos fluidos em seus respectivos reservatórios.

Para trazer agora o nosso raciocínio inicial para uma realidade mais “competitiva”, vamos agora analisar o nosso modelo de carro em uma velocidade de avanço mais elevada. As suposições são como indicado na descrição do modelo, e agora temos aceleração lateral alta o suficiente para gerar ângulos de deslizamento sobre os pneus, mas não tão alto para levar os pneus além de sua faixa elástica de operação.

Para este caso, um carro com 50/50 distribuição de peso longitudinal, de modo que as forças normais são iguais nos pneus dianteiros e traseiros. Além disso, consideramos que ambos os pneus têm igual rigidez em curvas. (veja na figura a aceleração lateral).

Agora uma força inercial (força centrífuga) surge, empurrando o carro fora da curva. Se tomarmos os equilíbrios de força e momento sobre o centro de gravidade (CG) do carro, veremos que as forças laterais desenvolvidas por ambos os pneus devem ser iguais, e uma vez que sua rigidez em curva também são iguais, então eles devem ter o mesmo Ângulo de deslizamento.

Acontece que o centro de gravidade de um carro de corrida não está no seu centro, mas na parte traseira, com o posicionamento do motor, tanque de combustível. Para efeito de cálculo vamos considerar que o CG é movido para a traseira do carro, de tal forma que a sua distância para o eixo traseiro é um terço da distância entre eixos (vou usar 1/3 como apenas um número que irá simplificar os cálculos, o ponto é ter em mente que o peso do carro foi deslocado para a trás. Este deslocamento do CG varia de modelo para modelo e é um “segredo de estado”). Este deslocamento do CG fará agora que a distribuição de peso dianteiro / traseiro seja de 33,33% / 66,66%. Aí entram a questão da rigidez das suspensões e da construção dos pneus, que não costuma ser a mesma.

A geração de força lateral em um pneu de corrida é o elemento de contato entre o carro e a pista e é sobre ele que o conjunto de forças de aplica. A sensibilidade de carga do pneu (a tendência do pneu para gerar forças laterais mais altas em uma taxa menor com o aumento da carga vertical) e como ele está relacionado será p ponto para a transferência de carga em um eixo e quando há transferência de carga em um eixo, a força lateral total gerada neste eixo é menor. Agora, se tivermos uma maior transferência de carga lateral (LLT) em um eixo em relação ao outro, ela contribuirá para subesterço ou sobresterço, dependendo de qual eixo tem um LLT mais alto.

Um fator que equipes (engenheiros, mecânicos e pilotos) trabalharão duramente para minimizar os esforços sobre o carro, o corpo do piloto vai ser achar a melhor cambagem para cada um dos circuitos. Cambagem é o ângulo em relação a perpendicular com o solo, podendo ser “negativa” (onde o ombro interno sofre mais carga do que o externo) ou “positiva”. O uso de um determinado ângulo de cambagem produzirá uma força lateral chamada “empuxo de cambagem”. O ângulo de desvio produzirá muito menos força lateral do que o ângulo de escorregamento e, portanto, esse efeito é secundário. Contudo, a interação mais importante entre a curvatura e a geração de força lateral é o efeito da primeira sobre a área de contato do pneu com o asfalto.

O conjunto de componentes que farão com que os novos carros da Fórmula 1 terem um comportamento completamente diferente em pista consumirão centenas de horas em simuladores e todas as equipes correrão contra o relógio para que seus novos carros estejam prontos na pista no primeiro dia de treinos pré-temporada em fevereiro. Qualquer atraso pode ser crucial na definição de tudo que irá decorrer ao longo do ano.

Com tantas mudanças no comportamento mecânico do carro de 2017, esta talvez seja a melhor chance para que uma alteração no equilíbrio de forças da categoria e a oportunidade que Ferrari e Red Bull podem ter para conseguir quebrar o domínio que a Mercedes impôs a partir da temporada de 2014.

Particularmente, tenho uma preocupação com essas mudanças. Há tempos que os carros da categoria não conseguem contornar as curvas, especialmente as de alta velocidade, próximos ao carro que segue à sua frente. Isso é fruto da perda de pressão aerodinâmica devido ao “ar sujo” que o conjunto de apêndices aerodinâmicos. Com os carros fazendo curvas de forma mais rápida, até onde a aderência mecânica compensará a falta de pressão aerodinâmica?

As mudanças dos aerofólios dianteiro e traseiros terão um fator preponderante para fazer esta compensação e, quem sabe, com alguma fé, aumentar a competitividade na categoria que tem produzido corridas sonolentas e assistido uma queda de audiência, tanto nos autódromos quanto na TV.

Abraços,

Luiz Mariano