Como o downforce ajuda um carro de corrida da NASCAR?

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Richard Petty pilotou este Plymouth Superbird no Daytona 500 de 1970. A enorme asa traseira e a frente pontiaguda do Superbird deram a ele uma vantagem aerodinâmica considerável. RacingOne / -Getty Images

-Se você realmente deseja aprender sobre downforce nas corridas da NASCAR - e achamos que, já que você está lendo este artigo,

você faz - um lugar lógico para virar seria a própria NASCAR.

Na verdade, a NASCAR coletou um glossário bastante útil de termos comuns de corrida, incluindo um para downforce. Ele basicamente afirma que a pressão do ar movendo-se sobre as várias superfícies de um carro de corrida cria "downforce" ou aumento de peso. E embora a força descendente aumente a aderência do pneu e as velocidades nas curvas, há uma compensação significativa - uma força descendente maior também aumenta o arrasto, o que reduz as velocidades imediatas [fonte: NASCAR.com].

-No passado, as equipes da NASCAR eram capazes de operar veículos totalmente diferentes. Na verdade; cada fabricante participante tinha sua própria aparência única e reconhecível. Nos últimos anos, entretanto, a NASCAR tem tentado igualar o campo de jogo padronizando a forma corporal que as equipes de corrida podem trazer para a competição. Como resultado, a carroceria de cada carro de corrida da NASCAR Sprint Cup é idêntica, independentemente do fabricante - com exceção da pintura, é claro.

O Carro do Amanhã da NASCAR é o design atual usado exclusivamente nas corridas da NASCAR Sprint Cup. O design aumenta a segurança do motorista à medida que os carros vão cada vez mais rápido a cada ano. Mas, à medida que as velocidades aumentam, por motivos de segurança, a força descendente também deve aumentar. A força descendente adicional aumenta o arrasto que atua para desacelerar o carro.

-Isso parece uma batalha interminável da física? Bem, é verdade. Então, vamos dar uma olhada nessas forças, conforme elas se relacionam a um carro de corrida da NASCAR, na próxima página.

Na NASCAR, as corridas nariz-a-cauda não deixam margem para erros de qualquer piloto. Chris Graythen / Getty Images

-Semelhante à forma como a geometria e o bilhar estão intimamente relacionados, há muita física envolvida nas corridas da NASCAR - ou em qualquer forma de corrida de automóveis, na verdade. Se você deseja uma maneira fácil de lembrar alguns dos principais fatores da NASCAR, lembre-se dos três D's - downforce, arrasto e rascunho.

A força descendente é criada pelo movimento do ar sobre o topo do carro e empurrando-o para baixo em direção à superfície da pista. A força descendente aumenta o arrasto. O arrasto é a força de resistência que o veículo experimenta com o ar empurrando contra ele e o peso adicional que a força descendente cria. Os pilotos podem diminuir a quantidade de arrasto que eles experimentam na pista de corrida por desenho. Rascunho é quando o motorista B enfia o nariz de seu carro quase embaixo do pára-choque traseiro do carro do motorista A para melhorar o fluxo de ar em ambos os carros. Às vezes, você ouvirá essa manobra chamada de "corrida nariz com cauda".

Quando se trata de fixar os pneus na pista nas curvas, a força descendente é definitivamente o mais importante dos três D's. Mas a força descendente não é tão importante nos trechos de pavimentação longos e retos que seguem imediatamente as curvas. É aí que os motoristas querem um pouco menos de downforce e, como resultado, um pouco menos de arrasto também. É um equilíbrio delicado, realmente. Uma ausência - ou mesmo uma redução significativa - da força descendente pode fazer com que o carro se levante da superfície da pista, como se fosse um avião decolando. Então, como o design de uma NASCAR evita que isso aconteça?

O pára-choque dianteiro de um carro de corrida da NASCAR é muito baixo e largo. É realmente mais uma barragem de ar do que um pára-choque. Ele direciona o ar em movimento por cima do carro, e não por baixo. Isso cria uma área de baixa pressão por baixo do carro e uma área de alta pressão por cima do carro. Isso é chamado de sustentação negativa e é exatamente o oposto de como um avião funciona. Onde o ar empurra para cima na asa de um avião, empurra para baixo em um carro de corrida.

A ideia é fazer com que a maior parte do ar flua por cima do carro para maximizar a força descendente. É aí que entra o painel frontal. O nariz do carro é o mais baixo possível e os para-lamas dianteiros são alargados para empurrar o ar para cima e por cima do carro.

O problema, como você já deve ter percebido, é que este nariz baixo com pára-lamas alargados apresenta uma grande área de superfície frontal para empurrar no ar. Como você pode imaginar, isso cria muito arrasto. Se você quiser uma demonstração em primeira mão do que é arrasto, da próxima vez que estiver na estrada, tente colocar a mão para fora da janela do carro com a palma voltada para a frente. Essa é a sensação de arrastar. Em seguida, incline sua mão 90 graus para que ela fique voltada para a estrada. Você sentirá a diferença imediatamente. Com menos área de superfície voltada para o vento, o ar pode deslizar em torno de sua mão, permitindo que ele corte o ar com muito mais facilidade. Você também pode variar o ângulo de sua mão para causar elevação (fazendo com que sua mão suba) ou força para baixo (fazendo com que sua mão afunde). Portanto, o arrasto é fácil de ajustar com a mão, mas que tal fazer o ajuste fino de um carro de corrida inteiro? Especialmente aquele que viaja a velocidades de ou perto de 200 mph (322 km / h) em superfícies de pista variadas e em condições climáticas variáveis.

-Equilibrar downforce e arrasto dentro dos limites da carroceria sancionada pela NASCAR é um truque com o qual as equipes simplesmente precisam lidar da melhor maneira possível. Uma forma de as equipes aproveitarem ao máximo essas forças na pista é trazendo o terceiro D para a mistura - o draft. A seguir, vamos dar uma olhada mais de perto na elaboração.

É fácil ver o quão baixo está o divisor no carro # 48 de Jimmie Johnson - a borda inferior é verde neon. Harry How / -Getty Images

-Os motoristas sempre dizem que querem mais downforce nas curvas. O que isso realmente significa é que eles querem a máxima aderência nas curvas e o mínimo de resistência nas retas. Isso é difícil de fazer - especialmente quando as equipes de ajustes têm permissão para fazer o corpo da NASCAR Sprint Cup são tão menores.

Existem, no entanto, alguns ajustes finos que as equipes podem fazer, como ajustar o ângulo do spoiler traseiro. Quanto mais íngreme o ângulo da asa traseira, mais força descendente ela pode adicionar à extremidade traseira do carro. É isso que mantém os pneus traseiros firmemente plantados no pavimento. Na extremidade dianteira, uma peça chamada "divisor" desempenha um papel semelhante para manter as rodas dianteiras presas ao solo. O divisor é o componente que você vê na vanguarda de um carro de corrida da NASCAR. Ele percorre toda a largura do carro, é ajustável e frequentemente parece baixo o suficiente para raspar a superfície da pista.

Há momentos em que as equipes optam por usar o máximo possível de downforce. Por exemplo, em percursos de estrada com muitas curvas e muito poucos trechos longos e retos da pista. Fazendo pequenas alterações na asa traseira e no divisor dianteiro, a força descendente pode ser maximizada, aumentando a aderência do carro nas curvas.

-Mas a maioria das corridas na programação da NASCAR são em pistas ovais de alta velocidade. Portanto, estamos de volta à nossa questão de como equilibrar a força descendente e o arrasto. O esboço pode ajudar. O rascunho na pista permite que o veículo que segue o carro da frente diminua seu arrasto. O ar que flui sobre o carro dianteiro passa direto pelo para-brisa e pelo teto do segundo carro também. Isso é ótimo para o segundo carro e qualquer carro que esteja se movendo atrás dele, mas o que o carro da frente ganha com tudo isso? O carro da frente em um par de rascunhos também ganha algo com a manobra. O segundo carro reduz o arrasto de pressão do carro dianteiro. Você pode pensar em arrasto de pressão como uma esteira de baixa pressão deixada pelo carro enquanto ele acelera ao longo da pista. Esse tipo de esteira, entretanto, na verdade puxa o veículo para trás. Ao eliminar o arrasto de pressão no carro da frente, os dois carros de desenho podem ganhar até 5 mph (8 km / h) de vantagem sobre um carro fazendo voltas sozinho [fonte: Schirber].

-Uma vez que os pequenos ajustes para a quantidade certa de força descendente tenham sido feitos, o piloto tem uma boa noção do carro de corrida (e da pista) e talvez até pratique suas habilidades de desenho, só há realmente uma maneira de tirar o máximo proveito da aerodinâmica durante a corrida: não bata. Esse é um conselho lógico, certo? Quando cada equipe da NASCAR Sprint Cup faz o menor dos ajustes na aerodinâmica do veículo em um esforço para ganhar uma vantagem de apenas alguns centésimos de segundo por volta, algo tão pequeno como uma curva dianteira amassada pode acabar com suas esperanças de vitória no aquele dia.

Muita vantagem

Durante o final dos anos 1960 e início dos anos 1970, antes da padronização da carroceria na série NASCAR, o Plymouth Superbird maximizou a força descendente e minimizou o arrasto usando um nariz longo e pontudo e uma asa quase comicamente grande na parte traseira. A vantagem aerodinâmica do design do Superbird provou ser valiosa à medida que as velocidades na pista aumentavam. No entanto, os funcionários da NASCAR rapidamente impuseram fortes restrições a esses carros, o que logo levou ao seu desaparecimento no esporte e na produção. O Superbird tinha uma aparência tão estranha que os revendedores de Plymouth não conseguiam encontrar ninguém para comprá-lo, então eles frequentemente ficavam em estacionamentos - indesejados. Hoje, os Plymouth Superbirds originais são considerados altamente colecionáveis ​​- com preços altos para combinar!

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Fontes

  • ESPN.com. "Downforce." 23 de julho de 2008. (8 de dezembro de 2008) http://sports.espn.go.com/rpm/nascar/icons/news/story?id=3430034
  • Jim's Garage. "Aerodinâmica, força descendente, efeitos no solo." 18 de agosto de 2007. (8 de dezembro de 2008) http://jimsgarage.wordpress.com/2007/08/18/aerodynamics-downforce-ground-effects/
  • NASCAR.com. "Glossário NASCAR." (8 de dezembro de 2008) http://www.nascar.com/kyn/101/glossary/index_all.html
  • Schirber, Michael. "Daytona 500: voando sem sair do solo." Ciência Viva. 15 de fevereiro de 2007. (8 de dezembro de 2008) http://www.livescience.com/technology/070215_nascar_aero.html
  • Yager, Bryan. "Aerodinâmica em corridas de automóveis." NASA. 27 de agosto de 2001. (8 de dezembro de 2008) http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Racecar/aerodynamics.htm

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