Transferência de peso - Weight transfer
Transferência de peso e transferência de carga são duas expressões usadas de forma um tanto confusa para descrever dois efeitos distintos:
- a mudança na carga suportada por diferentes rodas de veículos mesmo perfeitamente rígidos durante a aceleração
- a mudança na localização do centro de massa (CoM) em relação às rodas devido ao cumprimento da suspensão ou deslocamento da carga ou derrapagem
Na indústria automobilística , a transferência de peso normalmente se refere à mudança na carga suportada por diferentes rodas durante a aceleração. Isso seria mais apropriadamente referido como transferência de carga , e essa é a expressão usada na indústria de motocicletas , enquanto a transferência de peso em motocicletas, em menor medida em automóveis, e a movimentação de carga em qualquer um deles é devido a uma mudança na localização do CoM relativa para as rodas. Este artigo usa este último par de definições.
Transferência de carga
Em veículos com rodas , a transferência de carga é a mudança mensurável da carga suportada por diferentes rodas durante a aceleração (longitudinal e lateral). Isso inclui frenagem e desaceleração (que é uma aceleração a uma taxa negativa). Nenhum movimento do centro de massa em relação às rodas é necessário e, portanto, a transferência de carga pode ser experimentada por veículos sem suspensão alguma. A transferência de carga é um conceito crucial para a compreensão da dinâmica do veículo . O mesmo se aplica às bicicletas, embora apenas longitudinalmente.
Causa
As principais forças que aceleram um veículo ocorrem nas áreas de contato dos pneus . Uma vez que essas forças não são direcionadas através do CoM do veículo, um ou mais momentos são gerados cujas forças são as forças de tração dos pneus no nível do pavimento, o outro (igual, mas oposto) é a inércia da massa localizada no CoM e o braço do momento é a distância da superfície do pavimento ao CoM. São esses momentos que provocam variação na carga distribuída entre os pneus. Freqüentemente, isso é interpretado pelo observador casual como um movimento de inclinação ou rotação do corpo do veículo. Um veículo perfeitamente rígido, sem suspensão que não exibisse inclinação ou rolamento da carroceria, ainda sofre transferência de carga. No entanto, a inclinação e o rolamento do corpo de um veículo não rígido adiciona alguma (pequena) transferência de peso devido ao (pequeno) deslocamento horizontal CoM em relação ao curso vertical da suspensão do eixo da roda e também devido à deformação dos pneus, ou seja, contato deslocamento do remendo em relação à roda.
Baixar o CoM em direção ao solo é um método para reduzir a transferência de carga. Como resultado, a transferência de carga é reduzida nas direções longitudinal e lateral. Outro método para reduzir a transferência de carga é aumentar os espaçamentos das rodas. Aumentar a distância entre eixos do veículo (comprimento) reduz a transferência de carga longitudinal, enquanto o aumento da faixa do veículo (largura) reduz a transferência de carga lateral. A maioria dos automóveis de alto desempenho é projetada para sentar-se o mais baixo possível e geralmente tem uma distância entre eixos e pista estendida.
Uma forma de calcular o efeito da transferência de carga, tendo em mente que este artigo usa "transferência de carga" para significar o fenômeno comumente referido como "transferência de peso" no mundo automotivo, é com a chamada "equação de transferência de peso":
- ou
onde é a mudança na carga suportada pelas rodas dianteiras, é a aceleração longitudinal, é a aceleração da gravidade , é a altura do centro de massa, é a distância entre eixos, é a massa total do veículo e é o peso total do veículo.
A transferência de peso envolve o movimento real (relativamente pequeno) do CoM do veículo em relação aos eixos das rodas devido ao deslocamento do chassi conforme a suspensão é compatível, ou de carga ou líquidos dentro do veículo, o que resulta em uma redistribuição da carga total do veículo entre os pneus individuais.
Centro de massa
A transferência de peso ocorre conforme o CoM do veículo muda durante as manobras automotivas. A aceleração faz com que a massa suspensa gire em torno de um eixo geométrico, resultando na realocação do CoM. A transferência de peso dianteiro-traseiro é proporcional à mudança na localização longitudinal do CoM à distância entre eixos do veículo, e a transferência de peso lateral (somada sobre a frente e a traseira) é proporcional à razão da mudança na localização lateral do CoM para a pista do veículo.
Líquidos, como combustível, fluem prontamente dentro de seus contêineres, causando alterações no CoM do veículo. Conforme o combustível é consumido, não apenas a posição do CoM muda, mas o peso total do veículo também é reduzido.
A título de exemplo, quando um veículo acelera, pode ocorrer uma transferência de peso para as rodas traseiras. Um observador externo pode testemunhar isso quando o veículo se inclina visivelmente para trás ou se agacha . Inversamente, durante a frenagem, pode ocorrer transferência de peso para a frente do carro. Sob frenagem brusca, pode ser claramente visível, mesmo de dentro do veículo, conforme o nariz mergulha em direção ao solo (a maior parte disso será devido à transferência de carga). Da mesma forma, durante as mudanças de direção (aceleração lateral), pode ocorrer transferência de peso para fora da direção da curva.
A transferência de peso é geralmente de muito menos importância prática do que a transferência de carga , pelo menos para carros e SUVs. Por exemplo, em uma curva de 0,9 g, um carro com uma pista de 1650 mm e uma altura CoM de 550 mm terá uma transferência de carga de 30% do peso do veículo, ou seja, as rodas externas verão 60% mais carga do que antes, e os internos 60% menos. A aderência total disponível diminuirá cerca de 6% como resultado desta transferência de carga. Ao mesmo tempo, o CoM do veículo se moverá normalmente lateralmente e verticalmente, em relação ao remendo de contato em não mais do que 30 mm, levando a uma transferência de peso de menos de 2% e uma redução correspondente na aderência de 0,01%.
Tração
A transferência de carga faz com que a tração disponível nas quatro rodas varie conforme o carro freia, acelera ou vira. Essa tendência de um par de pneus fazer mais "trabalho" do que o outro par resulta em uma perda líquida de tração total disponível. A perda líquida pode ser atribuída ao fenômeno conhecido como sensibilidade à carga do pneu .
Uma exceção é durante a aceleração positiva quando a potência do motor está conduzindo duas ou menos rodas. Nessa situação em que todos os pneus não estão sendo utilizados, a transferência de carga pode ser vantajosa. Dessa forma, os carros mais potentes quase nunca têm tração dianteira , pois a própria aceleração faz com que a tração das rodas dianteiras diminua. É por isso que os carros esportivos geralmente têm tração traseira ou tração integral (e no caso de tração integral, a força tende a ser direcionada para as rodas traseiras em condições normais).
Rolar
Se a transferência de carga (lateral) atingir a carga do pneu em uma extremidade de um veículo, a roda interna nessa extremidade se elevará, causando uma mudança na característica de manuseio. Se atingir a metade do peso do veículo, ele começará a capotar. Alguns caminhões grandes irão capotar antes de derrapar, enquanto os veículos de passageiros e caminhões pequenos geralmente irão capotar somente ao sair da estrada. Ajustar pneus de corrida em um veículo alto ou estreito e, em seguida, dirigir com força pode causar capotamento.