Coeficiente de arrasto: por que ele é tão importante?

O principal fator a limitar a velocidade de deslocamento de um automóvel é a resistência oferecida pelo ar à sua progressão. É, em essência, essa resistência que, quando confrontada à potência máxima oferecida pelo motor, irá determinar a velocidade final que o veículo é capaz de alcançar.

E não é apenas isso, claro. Afinal, se essa resistência determina a “quantidade de esforço” que o veículo precisa fazer para se deslocar pelo ar, naturalmente o coeficiente de resistência aerodinâmica (Cx ou Cd, dependendo do idioma) também terá reflexos diretos sobre a economia de combustível, por exemplo. Especialmente quando trafegando em velocidades mais altas, durante longos percursos.

Matematicamente, o cálculo do Cx soa complicado. Ele equivale a duas vezes a força de arrasto (por definição o componente de força na direção da velocidade de fluxo) dividida pela densidade de massa do fluído em questão (neste caso o próprio ar) multiplicada pela velocidade do objeto relativo ao fluído elevada ao quadrado, vezes a área de referência. Esqueçamos isso, portanto.

Na prática, basta sabermos que nos automóveis o resultado da Cx é obtido em túneis de vento, que mostram como o ar se desloca pela carroceria do veículo. E que quanto menor o valor do Cx, menor a resistência ao ar e mais eficiente em termos aerodinâmicos é o projeto. Como referência, podemos dizer que os vários modelos do fusca geralmente variaram entre o Cx 0,48 e 0,49. Atualmente, tanto o Audi A4 quanto o Mercedes E250 – ambos sedãs – alcançaram o impressionante Cx de 0,23. Um valor absolutamente impensável não muito tempo atrás. Para efeito de comparação, uma placa circular plana tem um Cx igual a 1 quando enfrenta o fluxo “de frente”, ainda que a turbulência que se forma à sua volta seja capaz de aumentar esse valor para 1,2. Já uma gota d’água, que basicamente é esculpida pelo vento e por isso revela a melhor penetração possível, tem Cx estimado em 0,05.

Importa considerar, no entanto, que o fator Cx não considera a área frontal do objeto, mas apenas sua forma e com que fluidez o ar pode se deslocar por ele (fricção de superfície). Na prática, a eficiência aerodinâmica total do carro vai depender da multiplicação de sua área frontal pelo Cx.

Assim, para um veículo com Cx 0,30 e área frontal de 2 m², a eficiência seria de 0,60. O mesmo valor poderia ser obtido por um carro com área frontal maior (2,5m²), mas menos arrasto (0,24).

Temos, portanto, que dois veículos podem ter o mesmo Cx, e ainda assim apresentarem eficiências muito diferentes em função de parâmetros tais como altura, largura, vão livre em relação ao solo, pneus mais largos ou apêndices aerodinâmicos, entre os quais podemos citar aerofólios, defletores, difusores, tomadas de ar e geradores de vórtices.

Em nosso próximo encontro veremos como esse contato com o ar pode afetar o “peso” do carro em movimento. Até lá!