F1 – Aerodinâmica cada vez mais importante

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Honda F1 1967, ainda sem asas

Um carro de Formula 1 moderno tem muito mais similaridades com um Caça a Jato do que com um carro de passeio. A aerodinâmica através do anos se tornou a chave do sucesso e as equipes, além de gastarem milhões e milhões de dólares neste item de desempenho, passam a maior parte de uma temporada tentando melhorá-lo.

O desenho aerodinâmico do carro tem duas preocupações básicas: a criação de aderência que empurre o carro para baixo minimizando as forças laterais que empurram o carro para fora da linha ideal em curvas, e ao mesmo tempo minimize o arrasto e a turbulência em retas, que diminuem a velocidade do carro.

O Princípio de Bernoulli

Muitas equipes estão experimentando as asas usadas no final dos anos 60. As asas de um carro de corrida têm a mesma função e operam com o mesmo princípio de um avião, só que no sentido oposto. A asa tem contornos diferentes em cima e embaixo e por isso o ar passa em velocidades diferentes dos dois lados da mesma. Isso cria uma diferença de pressão, uma regra da física conhecida como Princípio de Bernoulli. O formato da asa de um F1 faz com que o ar que passe por baixo dela tenha uma velocidade maior que o ar que passa por cima dela. Isso acontece porque a parte de baixo é curva, aumentando a distância percorrida pelo ar e conseqüentemente sua velocidade. Utilizando o princípio de Bernoulli temos que, sendo a velocidade do ar (fluido) maior na parte de baixo da asa a pressão é menor, e na parte de cima, como a velocidade do ar é menor a pressão é maior. Desta diferença de pressão surge a força de aderência do carro. Quando a força de aderência do carro atinge valor maior que o da força peso ele gruda na pista e consegue fazer curvas até com forças laterais 3,5 vezes o seu próprio peso.

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Asa traseira - Princípio de Bernoulli

No final dos anos 60 foram feitos alguns experimentos com asas móveis montadas em posições muito altas que levaram a acidentes espetaculares. Devido a isso em 1970 o regulamento estabeleceu tamanho, altura e posição que as asas poderiam ser colocadas. De lá para cá houve muita evolução e o regulamento teve que ser constantemente atualizado.

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Lotus 1969 asa alta

No final dos anos 70 a Lotus desenvolveu o chamado efeito-solo, fazendo com que o carro todo se comportasse como uma asa. Tanto o assoalho quanto as laterais do carro de ambos os lados se comportavam como uma asa invertida e o carro realmente grudava no chão. O regulamento acabou proibindo o efeito-solo em pouco tempo, já que os acidentes, quando o piloto perdia o controle do carro, eram impressionantes.

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Lotus 1978 com efeito solo

Apesar do modernos túneis de vento e de todo o poder da computação usados pelas equipes hoje, os princípios fundamentais da aerodinâmica usada num carro de Formula 1 não mudaram: criar a máxima capacidade de aderência com o mínimo de arrasto. As asas montadas na frente e na traseira do carro tem diferentes perfis dependendo da exigência aerodinâmica de cada circuito. Em Monaco por exemplo, os perfis das asas são extremamente agressivos, já que trata-se de uma pista com extrema dependência aerodinâmica. Lá são usados dois elementos nas asas traseiras, o máximo permitido. Já em Monza, pista de altíssima velocidade, os perfis e as próprias asas são as mais “suaves” possíveis, uma vez que o objetivo maior é reduzir o arrasto nas longas e velozes retas do circuito.

Hoje em dia qualquer superfície de um carro de Formula 1 – do formato da suspensão até o capacete do piloto – leva a aerodinâmica em consideração. Qualquer parte do carro que crie turbulência gera arrasto e isto prejudica a velocidade do carro. Veja que no final das asas traseiras existem placas para impedirem o ar de formar vórtices que prejudiquem o funcionamento do difusor. O difusor também é uma peça aerodinâmica, uma vez que ele ajuda a direcionar o ar que passa em alta velocidade sob o carro com a finalidade de diminuir o arrasto aerodinâmico e aumentar a pressão aerodinâmica para baixo.

Nos últimos anos a tendência dos projetistas tem sido fazer carros de cintura estreita, onde a parte traseira dos é a mais estreita e baixa possível. Isso reduz o arrasto e aumenta a quantidade de ar disponível para a asa traseira. As laterais dos carros também são projetadas de modo a moldar o fluxo do ar e minimizar a quantidade de turbulência.

O regulamento revisto em 2005 forçou os aerodinamicistas a serem ainda mais engenhosos. Numa tentativa de reduzir a velocidade, a FIA roubou do carro um pouco de downforce, levantando a asa dianteira, trazendo a asa traseira mais para frente e modificando o perfil do difusor traseiro. Os designers rapidamente conseguiram recuperar grande parte da perda, com uma variedade de soluções novas como os “chifres” vistos na McLaren MP4-20.

Grandes mudanças em 2009

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2008 x 2009 frente

A maioria dessas soluções se tornaram ilegais no regulamento aerodinâmico ainda mais restritivo de 2009. As mudanças para este ano visaram facilitar as ultrapassagens tornando mais fácil o carro de trás seguir o da frente mais perto. As novas regras levaram os carros a uma nova era, com asas dianteiras mais largas e baixas, asas traseiras mais estreitas e altas, além de um visual muito mais “limpo” do carro ao proibir apêndices aerodinâmicos. Talvez a mais interessante mudança foi o fato da asa dianteira poder ter alguma mobilidade, com o piloto agora podendo ajustar seu angulo durante a corrida.

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2008 x 2009 de cima

Tudo isso fez os carros serem um pouco mais lentos no início do ano, mas como sempre os melhores cérebros da F1 estão trabalhando em novas soluções e os carros, no meio da temporada, já estão mais rápidos do que eram.

No video abaixo (em inglês), o piloto Sebastian Vettel explica as mudanças aerodinâmicas feitas para este ano.

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