Como calcular o torque de frenagem

Escrito por brad painting | Traduzido por gabriela vilas boas ornelas
Como calcular o torque de frenagem
Os freios exercem maior torque em altas velocidades (yellow car, a Honda Japanese sport car model image by alma_sacra from Fotolia.com)

O torque é uma força exercida sobre um objeto, tendendo a fazer com que a velocidade de rotação dele seja alterada. Um carro utiliza o torque para parar. As pastilhas de freio exercem uma força de atrito sobre as rodas, criando um binário sobre o eixo principal, dificultando a atual direção do eixo de rotação e impedindo o movimento para frente.

Instruções

    Passos

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    Desenhe um diagrama de corpo livre. Tal recurso isola o objeto e substitui todos os objetos externos por vetores ou forças de torção. Isso permite somar e determinar a força líquida e o torque atuantes em um objeto.

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    Mostre todas as forças que agem sobre o veículo quando o motorista começa a frear. Existe a força da gravidade para baixo e também a força exercida pela estrada para cima, as quais são iguais e opostas, anulando-se mutuamente. Resta a força de atrito exercida pela estrada, que atua horizontalmente, na direção oposta ao movimento do veículo. Como exemplo, suponha que esteja analisando um Jeep de 2.000 kg que acaba de começar a frenagem. Seu diagrama mostraria duas forças verticais iguais e opostas de 19.620 Newtons, que se anulam, e uma força horizontal indeterminada.

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    Determine a força horizontal da estrada usando a segunda lei de Newton -- a força sobre um objeto é igual à sua massa vezes a aceleração. É possível obter o peso do veículo a partir de especificações do fabricante, caso você não saiba, sendo necessário calcular a taxa de desaceleração. Uma das maneiras mais simples de fazer isso é assumir uma taxa média de desaceleração a partir do momento em que os freios são acionados até o veículo parar. A desaceleração é a alteração total na velocidade dividida pelo tempo decorrido durante o processo de frenagem. Se o Jeep passou de uma velocidade de 20 m/s para 0 m/s em 5 segundos, sua desaceleração média é de 4 m/². A força necessária para tanto é igual a 2.000 kg * 4 m/s², o que equivale a 8.000 Newtons.

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    Calcule o binário que a força da estrada causa sobre o eixo. Como o torque é igual à força vezes a distância a partir do ponto de rotação, o binário é resultado da força da estrada vezes o raio da roda. A força da estrada é a reação igual e oposta à torção causada pelos freios, de modo que o torque de frenagem seja igual em magnitude e oposto em direção ao torque exercido pela estrada. Se a roda do Jeep tem um raio de 0,25 m, o torque de frenagem é igual a 8.000 N * 0,25 m ou 2.000 Nm.

Dicas & Advertências

  • Você pode ficar confuso com o fato de que existem várias rodas e o veículo distribui certa quantidade de peso sobre cada uma. No entanto, o binário total depende apenas da quantidade de força horizontal necessária para parar o veículo. Se houver duas pastilhas de freio dianteiras e traseiras, para saber o torque exercido por cada conjunto, estime que a sua contribuição seja de metade do torque total.