7987 – Automóvel – Máquina Mortífera 2


Em uma nublada manhã de dezembro de 1918, enquanto dezenas de tanques americanos esmagavam a infantaria alemã, no norte da França, o então major George Patton, disse a um ajudante: — As guerras nunca mais serão as mesmas; nenhum humano é páreo para um carro de combate! O que ele não sabia é que sua previsão extrapolaria os limites bélicos. Terminada a Primeira Guerra Mundial, os Fords e outros primos aparentemente pacíficos dos tanques começariam uma batalha silenciosa, que vinte anos depois já estava matando 40000 pessoas por ano, apenas nos Estados Unidos.
O próprio George Patton se tornaria vítima dela. Poucos dias após o fim da Segunda Guerra Mundial, em 1945, o mais audacioso general americano havia escapado das balas e morteiros, mas não suportou a violência de um choque de seu jipe contra a traseira de um caminhão. Americano, diga-se de passagem. Ninguém era realmente páreo para os automóveis e seus pilotos. E nem precisavam de canhões ou metralhadoras: os chamados veículos automotores transformavam-se em armas letais por simples imposição das leis dá Física. Por serem relativamente pesados e velozes, carros, motos, ônibus e caminhões fogem ao controle do motorista com muito mais facilidade do que se imagina. Tal fato se deve à lei da inércia, enunciada há 300 anos pelo inglês Isaac Newton: quanto maior é a massa, mais força se emprega para movê-la ou para fazê-la parar. Para mover um carro, existem os motores.
E como fazê-lo parar? Do ponto de vista da Física, bastaria bater em um poste, ônibus ou outro obstáculo qualquer. Mas essa alternativa é exatamente o que não se quer. Nesse caso, ocorre uma desaceleração repentina, em milésimos de segundo. Obedecendo à lei da inércia, os passageiros são arremessados violentamente contra as paredes do veículo, como ocorreu com o general Patton. Para reduzir a velocidade de um carro sem prejudicar seus ocupantes, é preciso usar uma força controlada, que não cause uma parada brusca. A solução física para essa charada é o atrito. Ele age por meio dos freios, que aplicam forças gradativas nas rodas, diminuindo sua rotação. Também age nos pneus, que usam o chão como ponto de apoio. Aliás, o atrito dos pneus com o solo — a chamada aderência — também deve existir para que o carro comece a se movimentar.

Quem já viu uma largada de Fórmula 1 na chuva, deve ter percebido o quanto as rodas giram em falso, derrapando sobre a água. Isso ocorre por falta de aderência. O desafio do motorista no dia-a-dia é ter aderência suficiente para combater a inércia que puxa o automóvel para a frente, numa freada, ou para fora da pista, em uma curva. Isso já foi mais fácil. O primeiro automóvel comercial, por exemplo, construído pelo alemão Karl Benz, em 1886, não ultrapassava 16 quilômetros por hora (km/ h), o que tornava a inércia um inimigo fácil de vencer. Mas, com o tempo, o automóvel deu saltos em quantidade e qualidade. Nas primeiras duas décadas do século, o aperfeiçoamento do motor a explosão permitiu multiplicar sua velocidade por três, passando à casa dos
50 km/h. Na época da Segunda Guerra Mundial, os carros já ultrapassavam os 100 km/h e a corrida desenfreada prosseguiu até a década de 70, quando se refreou um pouco. É evidente que tal ousadia teria um preço — e ele é bem maior do que parece.
Um exemplo ajuda a entender o motivo, diz um jovem engenheiro mecânico e especialista em automóveis que ensina os segredos de como projetá-los na Faculdade de Engenharia Industrial (FEI), em São Bernardo do Campo, São Paulo. Imaginem-se os ônibus urbanos. Eles são projetados para trafegar a pouco mais de 50 km/h e o espaço necessário para que eles consigam parar totalmente é pouco mais de 30 metros, em condições ideais. Quando chegam a 100 km/h, no entanto, a distância entre o começo e o fim da freada ultrapassa os 100 metros. A proporção parece estranha, pois se a velocidade dobrou, seria normal supor que a freada demandasse o dobro do espaço — 60 m.
E não mais de 100 m, como demonstram os testes. A explicação é que o trabalho dos freios não depende apenas da velocidade, mas da energia cinética do veículo, uma grandeza física cujo valor sobe assustadoramente conforme se pisa no acelerador. Não é importante lembrar a fórmula para se calcular a energia cinética (a mesma que se aprende nas aulas de Física do colegial). Basta saber que, quando a velocidade dobra, a energia cresce quatro vezes. Por isso se um ônibus acelera de 50 para 100 Km/h sua energia cinética passa de 900 000 joules para 3,6 milhões de joules. Em conseqüência, o espaço necessário para frear também cresce mais que a velocidade.
Tal e qual os tanques de guerra do general Patton. “Ônibus e carros em alta velocidade são absurdos que encontramos no dia-a-dia”, diz o engenheiro. Sua indignação é típica de quem já viu a morte de perto, na guerra entre máquina e homens.

Ex-piloto de carro de corrida da categoria hot cars, ele participou de um acidente múltiplo na pista encharcada de Interlagos, em 1987. Milagrosamente sem nenhum arranhão, Bock não ficou livre de cicatrizes de outra ordem. Um de seus melhores amigos acabou morrendo no desastre, fato que mudaria sua vida. “Depois disso, parei de correr e passei a me interessar cada vez mais pela segurança.” Acidentes em pista molhada revelam as armadilhas da derrapagem. A força de aderência que neutraliza a inércia e segura o carro na pista depende da capacidade dos pneus de “grudarem” no asfalto, o chamado coeficiente de atrito. Quanto maior o coeficiente de atrito, menor a possibilidade de escorregamento. No asfalto seco das ruas brasileiras, ele vale cerca de 0,8 para pneus em bom estado. Mas para pneus carecas rodando na chuva o valor diminui drasticamente, às vezes para 0,2. Para contrabalançar, é preciso reduzir a inércia, baixando a velocidade.

Qualquer um sabe que é mais fácil empurrar uma poltrona vazia do que outra com uma pessoa sentada. A razão é que a força normal nos pés da cadeira ocupada é muito maior, possibilitando ao coeficiente de atrito agir plenamente. O mesmo ocorre no automóvel. Quando passa em um buraco, por exemplo, as molas da suspensão reagem ao impacto jogando o carro para cima. Se não existissem amortecedores para disciplinar essa reação, as rodas tenderiam a decolar, como se por um instante o carro perdesse peso. Isso reduziria a força normal e, conseqüentemente, a aderência à pista, aumentando as chances de derrapar. Essas reformas adequaram a máquina-carro ao novo mundo da alta velocidade. Era preciso ainda integrar uma peça chave do sistema — o próprio homem. Sua percepção tinha que ser cada vez mais auxiliada, para que pudesse reagir em tempo hábil. Em 1927 as primeiras luzes de freio começavam a ser instaladas nos carros que saíam de fábrica nos Estados Unidos, como forma de avisar o motorista de trás que o veiculo da frente estava em franca desaceleração. Esse opcional se tornaria obrigatório nos anos seguintes e sua importância cresceria proporcionalmente com a velocidade.

Nos últimos anos a eficiência desses dispositivos defensores da retaguarda automotiva foi reiterada, com a invenção da lanterna de freio elevada — conhecida no Brasil pelo nome de brake light. Testes realizados nos Estados Unidos com mais de 7 000 carros mostraram que houve diminuição de 53% nas colisões traseiras entre os que passaram a usar essa terceira luz, instalada no vidro traseiro. Isso ocorre porque reduz o tempo que o motorista de trás leva para perceber o risco, conferindo a ele mais espaço para frear ou desviar. “Uma pessoa sóbria e atenta leva 2 décimos de segundo para reagir a um bom estímulo visual. Mas em condições opostas, esse tempo aumenta quase nove vezes”, explica Gilberto Lehfeld. Isso pode acontecer, por exemplo, à noite, se as luzes de freio do veículo estiverem queimadas. É o brake light às avessas, uma armadilha muito comum nas ruas brasileiras. A 80 km/h, um único segundo a mais no tempo de reação representa 20 metros percorridos pelo carro antes de parar. As chances de colisão aumentam muito. E o que é pior: o motorista de trás quase sempre é responsabilizado, pois a prova de sua inocência — as luzes de freio inoperantes do veículo à frente — são destruídas na batida. Mesmo com freios, pneus, amortecedores e sinalização em bom estado, ninguém está livre de acidentes.
A verdadeira função de um encosto de cabeça é proteger o pescoço durante as colisões traseiras, quando a cabeça se comporta como um “joão-bobo·, balançando freneticamente. Um impacto traseiro a meros 28 km/h causa movimentos de até 120 graus no pescoço dos passageiros do carro da frente. Tudo em um décimo de segundo. “Com o encosto, esse ângulo não chega a 30 graus. As probabilidades de lesão na coluna cervical se reduzem consideravelmente”, explica Assaf. A batalha contra os efeitos potencialmente letais da física dos carros esta longe de se encerrar. Para dar apenas uma idéia daquilo que pode se tornar comum nos carros do futuro, vale a pena citar as air bags, já usadas em alguns modelos mais caros. São bolsas de ar que se inflam em menos de 20 milésimos de segundo após uma batida, e evitam choques dos passageiros contra o painel.

A batalha das curvas
A força centrífuga que puxa o carro para fora é combatida pela aderência — o produto da força normal pelo coeficiente de atrito dos pneus.
Defeito na pista: o pneu decola. Sem contato com o solo, a força normal desaparece e, portanto, perde-se aderência.
Alta velocidade: o centrífuga cresce exponencialmente e supera a aderência, mesmo que a força normal e o coeficiente de atrito sejam altos.
Condições normais: força normal e coeficiente de atrito se multiplicam, resultando em uma força de aderência suficiente para anular a centrífuga.
Pista inclinada: o carro derrapa pois parte de seu peso passa a ajudar a centrífuga, deixando de lado a força normal.
Pista molhada e pneus carecas: o coeficiente de atrito cai muito, reduzindo a aderência A centrífuga ganha a parada e o carro derrapa.
Arremessar dezenas de automóveis novos em alta velocidade contra uma parede rígida era, até o começo da década de 80, a única forma para saber se eles atendiam as normas de segurança. A invasão dos computadores — com os programas de simulação dinâmica, criados originalmente para a indústria de armas — deu um basta nesse método perdulário e vagaroso. “Entre um teste e outro, o computador permite mudar rapidamente as dimensões e os materiais de qualquer parte do carro”, explica o engenheiro Wellington Ortiz Jr., diretor da Engeware, uma empresa de São Bernardo do Campo SP. Ele é o responsável pelos crash tests eletrônicos de vários veículos fabricados no país. Num deles, a cabine de um caminhão teve que sofrer doze modificações até chegar ao ponto ideal, após sete meses de trabalho .

Se fossem usados apenas testes de campo. o tempo seria de seis anos. “E por isso que os japoneses conseguem colocar um carro à venda em menos de dois anos, contra a média tradicional de pelo menos cinco anos”. Esse recurso não é inteiramente novo, pois se baseia na conhecida teoria dos elementos finitos — divide-se um sólido em pedaços bem menores para descobrir como as forças agem em cada pedaço; depois, a soma de cada parte dá a força sobre o sólido inteiro. Na prática, só se pôde fazer a soma depois que surgiram os supercomputadores.

Hoje, bastaria um arcaico microcomputador PC-486 para simular desde a resistência de uma roda até a do carro inteiro. Os testes tradicionais ainda são usados, mas seu número se reduziu à metade. Cabem às batidas simuladas a importante tarefa de verificar eventuais falhas no material, como bolhas ou microfissuras decorrentes da prensagem das peças — coisa que nem o melhor computador é capaz de prever. Pelo menos por enquanto.

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