Entender o lado científico da frenagem é interessante porque facilita a compreensão da forma ideal de frear. Cuidamos para esclarecer ao máximo e evitar o quanto possível o uso de termos complicados. Acompanhe.
Caso não tenha lido, recomendamos a primeira parte parte.
Todo corpo em movimento tende a manter-se em movimento até que uma força contrária o faça parar. No caso da moto (o corpo), o motor é responsável pela aceleração que produz o movimento e o freio, pela desaceleração (redução da velocidade). Ambos são forças com a mesma direção e sentidos opostos.
Essas duas forças precisam atuar sobre a inércia, que é a "preguiça" que todo corpo possui para permitir a alteração de seu estado de movimento e da direção desse movimento, caso não esteja parado. O tamanho da inércia é proporcional ao peso (massa), ou seja, quanto maior o peso, maior a inércia. Isso explica a dificuldade para empurrar, parar e virar o carrinho de supermercado quando está cheio.
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| Não será fácil pará-lo. |
A inércia seria capaz de manter o movimento dos corpos infinitamente não fosse algo chamado atrito. Ele é a resistência imposta ao movimento entre dois corpos; é a aderência. Pode ser considerado o ponto de apoio de toda força e sua inexistência em nosso meio seria catastrófica.
Para o motociclista, o que importa é o atrito entre os componentes do sistema de freio e entre os pneus e o piso. Como foi mostrado na primeira parte, tambor, lonas, disco e pastilhas entram em atrito para reduzir a velocidade da roda, que com ajuda do pneu aumenta o atrito com o solo. O coeficiente de atrito ("quantidade de aderência") varia de acordo com o tamanho das superfícies atritantes, da força exercida sobre elas, da presença de elementos entre ambas (água, óleo...) e da deformação dos materiais. A borracha, por exemplo, tem boa aderência porque se entranha a outros materiais com facilidade.
Tudo seria bom para a frenagem caso não existisse a energia cinética. Como foi dito, todo corpo em movimento tende a manter-se em movimento até que uma força contrária mude seu estado. O problema é que essa força terá que brigar com a energia cinética, produzida pelo movimento e variável de acordo com a massa e a velocidade. A quantidade de energia cinética é representada pela unidade Joule.
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| Superman amortizando a energia cinética de um trem (créditos na própria imagem). |
A energia cinética aumenta quatro vezes quando a velocidade é dobrada. Assim, um ônibus de oito toneladas a 40 km/h gera 493 kJ (quilojoules), a 80 km/h gera 1971 kJ. Nas mesmas condições, uma Dafra Next 250 com tanque cheio pilotada por um homem de 65 kg gera 14,5 kJ e 58 kJ, respectivamente. Em caso de acidentes, essa energia responde pela deformação de estruturas; em caso de frenagem, recai sobre o sistema de freio e é convertida em calor, que reduz a eficiência do sistema, e multiplica a distância até a parada total.
A temida transferência de massa: na foto acima, a lata de Nescau vazia cai deitada sobre a prancheta ao atingi-la. Algo parecido acontece com as motos quando são freadas. Como a frenagem age apenas sobre a porção inferior da moto, toda a parte superior, que não é freada, é forçada pela inércia a manter a mesma velocidade. Isso produz um movimento rotacional, porque a parte superior quer ir para frente e a inferior, para trás. A intensidade desse movimento depende da energia cinética e o eixo desse círculo imaginário é o ponto de contato entre o pneu dianteiro e o piso. Veja ilustração.
Como se não bastasse, a flexibilidade do conjunto moto+piloto faz uma transferência de massa (peso) de trás para frente. A ilustração seguinte ajuda a entender melhor.
O triângulo é o conjunto moto+piloto sobre uma estrada. A ponta de cima representa o piloto, a da direita a suspensão dianteira e a da esquerda, a suspensão traseira. Durante a frenagem, essas pontas tentam suportar a força rotacional, mas cedem por serem flexíveis. O ideal seria ter um corpo rígido, mas a suspensão dianteira precisa ser macia e nenhum piloto tem braços fortes o suficiente para suportar o peso do próprio corpo e de um eventual passageiro.
A transferência de massa justifica a importância do freio dianteiro, que é sempre maior, independente da deformação do corpo. Como movimento rotacional tenta suspender a parte traseira, o pneu daquele eixo perde boa parte do atrito e tende a derrapar com facilidade. A inclinação da via tem influência sobre a transferência de massa: se for declinada (descida), a frenagem será prejudicada pela força da gravidade; se for aclivada (subida), será auxiliada por ela. A transferência de massa tende a ser menor ou maior
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A frenagem pode ser submetida a dois tipos de atrito: Cinético (de escorregamento) e Estático (de rolamento), que possui maior coeficiente de atrito que o primeiro por não ter movimento relativo entre as partes. Na frenagem, o importante é manter a roda girando para aproveitar essa vantagem. O sistema ABS trabalha com essa premissa.
O sistema de freio é influenciado pelas leis da Física. Mas tem outras determinantes: o tempo de reação do piloto, experiência... que são assuntos da próxima parte.