A EVOLUÇÃO DOS CARROS DE CORRIDA STOCK

Enquanto muitos fãs depreciaram a aparência do Carro do Amanhã, o que era mais significante em relação ao mesmo era o que você não podia ver: Os Chassis.

A primeira vez que eu estive perto de um carro de corrida stock, eu fiquei surpreso sobre quão frágil as folhas de metal deles são: O corpo é para aerodinâmica e aparência. A força real de um carro de corrida stock está no seu chassi.

Essa marcou a primeira vez em que a NASCAR envious desenhos computadorizados aos times e demandou que os chassis não só fossem construídos exatamente dessa forma, mas também que os mesmo seriam inspecionados usando coordenadas computadorizadas e lasers, marcados com tags RFID, e revisados na pista e após acidentes.

Nove anos depois, nós estamos de volta com um carro de aparência mais familiar, mas houveram poucas mudanças para os chassis que os fundamentam. Este é um testamento para a pesquisa que foi feita para o Carro do Amanhã. Critique-o o quanto quiser, mas os seus chassis foram (são) um grande avanço em termos de segurança.

A filosofia geral dos chassis é baseada acerca de uma gaiola central rotatória que age como um casulo de metal em volta do piloto. O clip traseiro deve proteger a cela de combustível e o clip dianteiro deve assegurar que o motor não seja empurrado para dentro da cabine do piloto; além disso, o objetivo primário destas seções é que seja esmagado de uma forma previsível a fim de que absorva energia numa batida

Embora a NASCAR não tenha tido um acidente fatal na pista em nenhum das suas top três séries de corrida desde 2001, ainda existem acidentes sérios. Os mais preocupantes são as batidas fortes que levam a concussões de longo prazo, um aspecto traiçoeiro do ferimento.

Mas se você olhar além das concussões, os ferimentos mais sérios que vêm à tona são:

Essa tendência é clara: O carro atual não´está protegendo os pés e pernas dos pilotos nas batidas piores. Este é um problema especialmente dos pilotos maiores (mais altos). Danica Patrick esteve envolvida em uma batida similar em Talladega ano passado. Mesmo colidindo com uma barreira MAIS SEGURA, a batida entortou todos os três pedais e a deixou com machucados bem sérios. Greg Zipadelli da corrida Stewart-Hass, percebeu que, dado o seu tamanho (ou a falta do mesmo), ela foi capaz de tirar os seus pés do caminho e provavelmente evitou, dessa forma, machucados ainda mais sérios. Michael Waltrip ou Elliott Sadler (ambos com 1,80 de altura) não têm essa opção.

Mesmo que barreiras MAIS SEGURAS têm sido aumentadas em muitas pistas, o Centro NASCAR R&D começou seus próprios estudos a fim de verificar como eles podem possivelmente melhorar os chassis nesse âmbito.

Batidas: O Segredo está na Conservação de Energia

Energia vem de variadas formas: calor, luz, som, cinética, química e mais. A Lei da Conservação de Energia nos diz que energia não pode ser destruída ou criada apenas modificada em outras formas de energia.

Carros de corrida têm muita energia cinética). Quanto mais rápido o carro for, mais energia cinética ele tem. Um carro de corrida a 180 mph tem nove vezes mais energia cinética do que um carro típico a 60 mph.

Um carro de corrida a 200 mph tem uma energia cinética equivalente a duas libras de TNT. Quando um carro pára, a Lei da Conservação de Energia dita que toda aquela energia cinética que o carro carrega deve ser transformada em outros tipos de energia.

Quando um carro estaciona nos pit stops, energia cinética é gradualmente convertida em som (sons gritantes), calor (freios rotores e pneus esquentam) e luz (faíscas). Este é um processo controlado que leva dezenas de segundos enquanto o piloto desacelera a velocidade de corrida para velocidade de pit stop and finalmente a uma parada.

Quando um carro colide, toda aquela energia tem que ser transformada em uma questão de segundos. Energias em calor, luz e som ainda estão envolvidas - o som triturante do metal, freios gritantes, etc. são todos os três, mas ainda há novos tipos de energias a serem introduzidas. Uma batida introduz outros tipos de energia, tais quais energia de deformação (vulgo energia de trituração) e energia rotacional (giratória). (Sim, energia rotacional é um tipo de energia cinética, mas é muito diferente da energia cinética translacional de carros os quais estão competindo na pista.)

Aqui está a chave: Você deve projetar o carro a fim de dar à energia cinética formas de transformação que não envolva o seu piloto. É preferível que toda a trituração aconteça no próprio carro a fim que a energia que tritura esteja acabada antes que atinja o piloto.

Para mais conteúdo sobre colisões, veja este video que eu fiz um tempo atrás para a Fundação de Ciências Naturais.

As Mudanças nos Chassis em 2017

Toda a experiência prévia, mais simulações computadorizadas extensas e testes de colisões têm levado o time da NASCAR R&D a fazer mudanças na construção dos chassis as quais eles esperam que ajudarão a proteger as pernas dos pilotos durante colisões.

• O firewall (a folha de metal que separa a cabine do piloto do compartimento do motor) será mais grosso.
• O pedal e o rodapé serão feitos de uma só peça e engrossados por métodos de construção assim como na espessura dos materiais usados.
• Haverá acerca de uma polegada de espuma absorvente de energia adicionada a área do rodapé, o que ajudará a dissipar a energia sem que haja trituração ao redor das pernas do piloto.
• Todas as mudanças acima afetam partes existentes, mas haverá um novo pedaço adicionado: Adicional a construção mais grossa do painel anti-intrusão na porta do piloto, uma nova peça placa de anti-intrusão será posta na traseira do piloto. Esta peça vai correr da placa anti-intrusão existente nas barras da porta até a parte inferior traseira para aumentar a proteção do piloto de objetos entrarem na sua cabine.
• Finalmente, a NASCAR está introduzindo um novo método de fabricação dessas peças que permitirão mais força, e soldas mais extensas. (Existem literalmente mais de cem soldas em um chassi e soldas são um dos locais primários a falhar em uma colisão.)

Aqui está o porém: Sempre que um chefe da equipe vê a palavra mais grosso, “engrossado” ou mais forte, o que ele (ela) lê é ‘mais pesado’. Acompanhando essas mudanças está um novo peso mínimo: 3275 libras com um piloto de 200 libras de peso, o que são 20 libras a mais que antes.

Placas Restritoras só em 2017

Estas melhorias foram anunciadas em Julho passado. Eram opcionais em 2016 e são mandatórias em 2017, mas apenas para placas restritoras. Elas se tornarão mandatórias em todas as corridas em 2018. (E esta regra se aplica a ambos times XFINITY e Monster Cup.)

A previsão estendida é em parte porque as modificações não são triviais. Um chefe de equipe as chamou de “Uma reconstrução tremenda do carro“. A NASCAR tentou fazer mudanças dentro dos chassis existentes a fim de que os times não estivessem com muitos chassis inúteis de repente. Uma mudança gradual dá ao time algum tempo para se adaptar às mudanças.

As mudanças são significativas o suficiente que todos os chassis terão que ser re-certificados. A NASCAR não tem um time muito grande no Centro R&D, então eles têm que se dar algum tempo para garantir que farão as certificações no devido prazo.

Alguns times podem concordar com diretrizes como a espuma adicional na área do pedal sem grandes problemas só porque têm pilots mais baixos e, por conseguinte, espaço para a espuma. Cumprindo esses requerimentos para pilotos mais altos requer uma re-modelagem significativa nos chassis.

A PENALIDADE DA MANIPULAÇÃO

Quando as mudanças foram anunciadas em Julho de 2016, a NASCAR sugeriu que elas não eram supostas a afetar adversamente o peso do veículo ou mudar o equilíbrio do mesmo, se você mencionar isso a qualquer chefe de equipe, provavelmente vai ouvir um bufado irônico.

Uma das grandes mudanças no Carro do Amanhã era que o Centro de Gravidade do carro ficou umas duas polegadas mais alto. Nos últimos quatro anos, times tentaram de tudo a fim de abaixar os centros de gravidade dos seus carros fazendo coisas como construir o material do painel com fibra de carbono caras a fim de remover meia-libra de peso, e a inserir na parte mais baixa do lado esquerdo do carro.

Estas mudanças de segurança adicionam mais peso sobre o CG atual, o que significa que o efeito geral é o aumento do CG - o que diminui a possibilidade de manipulação.

O Que é o Centro de Gravidade?

O centro de gravidade (CG) é o ponto de um objeto onde um equilíbrio perfeito é atingido em todas as direções. Para um objeto simétrico e uniforme, o CG está no centro - mesmo que esteja falando de algo como um donut, o que coloca o CG bem no meio de um buraco. Tudo bem. É um ponto imaginário, então não tem que ser um objeto.

Se você tem um objeto não-uniforme, como um carro de corrida, você tem que ou fazer um experimento ou vários cálculos (ou os dois), a fim de descobrir onde o CG está. Na maior parte dos carros de stock de corrida, o CG está localizado à esquerda da linha central, próximo às nádegas do piloto. (Isso varia amplamente com regras de pacote específicas e requisitos, mas em geral, é uma boa primeira aproximação.) O peso é medido em direção ao chão do carro, razão pela qual o CG não está no centro geométrico do carro.

O que Isso Tem A Ver Com Velocidade?

Aqui está a importância disso:

A sua velocidade depende de quanta tração os seus pneus têm. A tração de cada pneu depende de quanta força (aero e mecânica) o impacta contra a pista.

MAS EXISTE UM TRUQUE (Claro que sim): Você só pode alcançar uma velocidade que vá de acordo com o seu pneu de menor tração.

Por que a Tração Muda Enquanto O Carro Circula A Pista?

Nós tratamos em outro lugar sobre a mudança na força aerodinâmica com a velocidade, mas as modificações das quais estamos tratando não influenciam isto de qualquer forma. O que estamos preocupados aqui é chamado de transferência de carga.

Engenheiros quebram um carro em pedaços a fim de entender como o comportamento dos carros mudam quando aceleram, freiam ou viram: Massa Suspensa e Massa não-suspensa. (Você pode pensar ‘peso’ quando lê ‘massa’ para os propósitos desta discussão.)

 

Os pneus, rodas e os eixos estão conectados ao resto do carro via suspensão de partes como amortecedores e pára-choques. Podemos quebrar um carro em toda a massa (peso) suportados pela suspensão ( o que chamamos de peso suspenso porque está nos amortecedores) e o resto da massa do carro, que chamamos de peso não-suspenso. (E im, parte da suspensão vai com o peso não-suspenso e parte com o peso suspenso, razão pela qual desenhei a linha daquele modo.)

Pense sobre o que acontece com o carro quando você acelera ou desacelera. O peso não-suspenso está em contato com o chão, mas o peso suspenso não está aqui rigidamente conectado. Se você pisar nos freios, o peso suspenso vai continuar tomando frente até que seja puxado de volta pelos amortecedores.

Isso significa que quando você freia, a transferência de carga se dá das rodas traseiras para as rodas dianteiras. Você pode ter um equilíbrio perfeito, mas agora que pisou nos freios, você tem mais tração das suas rodas dianteiras do que nas traseiras: Você está solto.

O contrário também se aplica: Se acelerar, o peso suspenso se desloca para a dianteira e você está apertado.

Imagine só o que acontece quando você vira? Sim. Quando à esquerda, o peso se transfere para a direita.

Agora, vamos combinar estes. Quando você vira para a esquerda e acelera (como se você estivesse saindo de um canto), uma transferência de carga da esquerda pra direita e dianteira para traseira acontece. Você acaba com bastante tração na sua roda direita traseira e bem pouca tração na esquerda dianteira.

Mas lembre-se: Você só pode ir tão rápido quanto o seu pneu de menos tração for. ENTÃO mesmo que você tenha bastante tração na sua direita traseira, você tem quase nada na sua esquerda dianteira e então vai estar devagar.

E o que isso tem a ver com as novas mudanças?

Quanta transferência de carga quando você acelera, freia ou vira depende da altura do seu CG. Quanto mais alto o CG, maior a mudança de peso nos seus pneus. As novas melhorias de segurança vão aumentar o CG, o que fará os carros transferirem mais peso e mais difíceis de serem manipulados.

Todo mundo tem que seguir as mesmas regras nas placas restritoras, então todos terão as mesmas penalidades em termos de pior manipulação.

Mas quando vamos a Atlanta, onde as melhorias de segurança são opcionais, quantos times você acha que vão as implementar?

Nenhum. A competição é tão acirrada que adicionar mais 20 libras é o suficiente para o tornar um non-factor.

Chegará 2018 antes que vejamos estas melhorias em todas as corridas nas séries top two.

ANEXO

Josh Hamilton (um dos bonzinhos da NASCAR) me tuitou o seguinte:

O peso mínimo geral foi aumentado (os quais eu apontei na lista); no entanto, o problema aqui não é o peso total, mas a distribuição de peso.

Se eu concordar com a nova caixa de pedal, o CG vai aumentar. Outro time tem que ter o mesmo peso, mas se não estiverem usando a mesma caixa de pedal, eles podem colocar aquele peso na armação dos trilhos, o que diminuirá (ou no mínimo não diminuir) o CG dos seus carros. Então ainda há uma penalidade de manipulação; mas de novo, as mudanças serão uniformes em 2018 e não serão mais um problema a partir de então.