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Isto é uma aula de física com motores, burnouts e uma câmera termográfica

Nós, entusiastas, estamos lidando com ciências o tempo todo – basta ler uma ficha técnica para ser bombardeado com informações relacionadas a química (materiais da carroceria, compostos, taxa de compressão) e física (potência, torque, velocidade, tração, rigidez). Com as ferramentas certas, dá até para dar uma aula usando um automóvel. Ou até dois!

Na verdade o youtuber Jason Fenske, do canal Engineering Explained, do Youtube, faz isto há tempos – e a gente até usou alguns de seus vídeos algumas vezes, como na série sobre o desempenho do Nissan GT-R e o especial sobre lubrificantes. O cara pega assuntos complicados e os traduz para uma linguagem menos técnica e mais fácil de entender – mesmo que você não tenha tirado as melhores notas em ciências, certamente vai compreender a lógica por trás dos eventos.

E ele fez de novo. Jason descolou uma câmera termográfica e decidiu gravar duas situações bem interessantes e cotidianas para nós: motores aquecendo e pneus durante um burnout (bem, o burnout não é tão cotidiano, mas você entendeu). A câmera usada é a Flir T1K, que custa nada menos que US$ 40.000. FLIR significa Forward Looking Infra-Red, ou “visão frontal infra-vermelha” em uma tradução livre. Na prática, quer dizer que a câmera é capaz de detectar radiação infra-vermelha emitida por objetos quentes e processar as imagens tridimensionais baseadas na temperatura de sua superfície. Elas têm inúmeras aplicações, como ajudar pilotos de avião a “enxergar” no escuro, motoristas a detectar objetos na neblina e, claro, uso militar. Mas também podem ser usadas para fazer um vídeo bacana para o seu canal do YouTube.

Pois bem. Jason filmou, primeiro o processo de aquecimento do motor de um carro. Quer dizer, na verdade, foram dois: um Subaru Crosstrek, crossover baseado no Impreza e equipado com um boxer de quatro cilindros, dois litros e 148 cv; e um Honda S2000, icônico roadster que ficou famoso por seu visual belíssimo e pelo motor F20, um quatro-cilindros em linha naturalmente aspirado capaz de entregar 240 cv e bater nas 9.000 rpm.

As legendas em inglês podem ser traduzidas automaticamente pelo Youtube

Caso você não tenha identificado (o que achamos improvável), à esquerda está o boxer Subaru e à direita, o quatro-em-linha do Honda. Ambos estão em condições idênticas: completamente frios, em um ambiente com temperatura de 7°C (é o fim do inverno nos EUA, e ainda neva em alguns lugares). A partida em ambos é dada ao mesmo tempo, a tela indica diversas informações a respeito dos motores em tempo real.

Os dois motores têm sua temperatura medida em cinco pontos indicados no vídeo: temperatura externa do filtro de óleo do motor (1), mangueira de ar quente (2), mangueira do radiador (3), bloco do motor (4) e coletor de admissão (5). Há também uma escala que se adapta à imagem e mostra a temperatura das áreas mais quentes e das áreas mais frias do motor, variando do roxo escuro ao branco. Todas as temperaturas são marcadas em Celsius.

transmissao

Detalhe interessante: a transmissão dos carros não esquenta nem um pouco com os carros parados

No caso do Subaru, o que fica mais quente primeiro é a correia dentada, devido ao atrito com a polia. No caso do Honda, a primeira coisa que se aquece é uma parte do coletor de escape. Ambos os motores começam o vídeo com a marcha lenta em cerca de 1.800 rpm mas, a medida que se aquecem, estes números variam: quando a temperatura do fluido de arrefecimento chega aos 40°C, a lenta do S2000 cai para cerca de 1.500 rpm, enquanto a do Subaru permanece nas 1.800 rpm. O motor do Honda também aquece mais rápido, em parte por causa de seu layout mais compacto.

Ao fim de 15 minutos com os motores ligados, nota-se duas coisas: em seu ponto mais quente, o motor do S2000 está com mais de 100°C, enquanto o motor do Crosstrek mal chega aos 70°C em sua região mais quente. O coletor de admissão do Subaru é de plástico e fica acima do motor, e consegue manter a temperatura baixa de forma mais eficiente. A admissão do Honda fica ao lado do motor e é feita de alumínio. No crossover, a temperatura do coletor de admissão é de 17°C, chegando aos 43°C no roadster. O Crosstrek também está girando menos, nas 700 rpm, enquanto o S2000 gira a uma média de 800 rpm.

Você pode conferir toda a sessão de aquecimento dos motores, sem edição, abaixo:

O vídeo seguinte talvez seja ainda mais fascinante: você já imaginou o que acontece quando um pneu começa a patinar sobre o piso? Jason mostra:

É espantoso. Repare como, no início do vídeo, todo o conjunto de roda, pneu e freios está mais ou menos no mesmo tom de laranja, indicando uma temperatura externa de cerca de 19°C. Assim que a roda começa girar, há uma transferência de calor, e as rodas e flancos do pneu adquirem um tom de roxo. Enquanto isto, a banda de rodagem adquire um tom de laranja muito mais forte, saltando de 19°C para 43°C em menos de meio segundo, e não precisa de mais que um segundo para ficar completamente branca. Neste momento, o termômetro em tempo real marca >160°C, mas Jason explica que este é apenas o limite das configurações da câmera. Na prática, a temperatura chega aos 300°C.

Repare, contudo, que a banda de rodagem não fica branca toda de uma vez: primeiro, é a parte de dentro do pneu que atinge a maior temperatura. Depois, a temperatura vai aumentando de dentro para fora. Em cerca de dois segundos, a temperatura fica uniforme por toda a banda de rodagem.

cartola

Isto acontece por causa da cambagem negativa: a porção interna do pneu está suportando mais carga do que o restante do mesmo, e por isso o atrito com o solo é maior.

Interessante é ver como o calor do pneu afeta tudo a seu redor. Quando o S2000 se move alguns centímetros para a frente, dá para ver como a área do solo que ficou em contato com o pneu está quase tão quente quanto ele. O chão fica coberto de borracha quente, que também cobre a parte interna dos para-lamas, e os discos de freio também esquentam bastante, chegando a adquirir um tom azulado depois de frios. Também vale observar que a fumaça que toma toda a garagem em questão de minutos é invisível na câmera termográfica, mas causa um efeito visual bem interessante com a imagem convencional: ela chega a sair pelas frestas da tampa do porta-malas.

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