Fundamentos e princípios físicos em um sistema de freio de um protótipo baja

Entenda quais os principais fundamentos e princípios físicos envolvendo um sistema de freio, como são aplicados e como influenciam no funcionamento do veículo. 

Sumário 

1. Introdução e funcionamento geral
2. Como a força exercida pelo motorista é multiplicada e transmitida para o cilindro mestre?
3. Como a pressão gerada no cilindro mestre é transmitida até as pinças?
4. Como pressionar a pastilha de freio contra o disco faz o veículo desacelerar? Qual ou quais aspectos estão envolvidos no principal mecanismo de um sistema de freio?

Introdução e funcionamento geral do sistema de freio

Você já parou para pensar quais são as noções físicas que norteiam um projeto de freio de um carro ? 

Bom, para compreendermos o funcionamento do freio de um protótipo Baja, devemos levar em consideração os princípios físicos mais importantes por trás de cada setor do conjunto.

A princípio, de forma geral, abordaremos como funciona o sistema de freio e seus principais componentes: 

O processo de frenagem inicia-se com o próprio motorista acionando o pedal com o pé. Assim, uma força é exercida, multiplicada e transmitida até o êmbolo do cilindro mestre (CM), o qual é uma câmara com molas no seu interior preenchida com fluido de freio. 

Ao receber a força, o êmbolo do CM é empurrado em direção as molas e ao fluido de freio, gerando uma pressão transmitida para o fluido, que ao percorrer as linhas que ligam o cilindro mestre a pinça de freio, é aplicada no êmbolo da pinça, pressionando a pastilha contra o disco e resultando na desaceleração do veículo. 

https://www.aprovadetran.com.br/mecanica-basica/sistemas-do-veiculo-automotor

Ficou confuso? Calma, muitas coisas serão esclarecidas quando os conceitos físicos envolvidos nesses processos forem apresentados. Continue lendo o texto para saber mais. 

Vamos iniciar o conteúdo falando sobre o pedal. 

Como a força exercida pelo motorista é multiplicada e transmitida para o cilindro mestre?

Esse evento é explicado pelo Princípio da Alavanca de Arquimedes, que mais tarde se tornou a Lei da Alavanca, explicada também pelas Leis de Newton.

Uma alavanca nada mais é que um objeto rígido utilizado com um ponto fixo apropriado para multiplicar a força mecânica, que pode ser aplicada a um outro objeto.

Em um sistema de freio, a força potente é a força exercida pelo piloto, enquanto a força resistente é justamente a força necessária para empurrar o êmbolo do cilindro mestre. Mas afinal, como a força resistente é calculada? 

Basta dividir a distância do ponto de aplicação da força potente até o ponto de apoio (ou pivô) pela distância do ponto de saída da força resistente até o ponto de apoio. O resultado obtido será a razão da multiplicação das forças. 

Consegue visualizar essa relação em um pedal de freio? Vamos te ajudar!

Sistema Hidráulico

Você já pensou como a força do pedal empurrando o êmbolo, as molas e o fluido, é transmitida integralmente para o pistão da pinça? 

Esse mecanismo é baseado no famoso Princípio de Pascal. Com base nele, sabemos que quando aumentamos a pressão em um líquido incompressível contido em um recipiente fechado, verifica-se que ela é transmitida integralmente a todos os pontos desse líquido. Isto significa que se tivermos um recipiente fechado e aumentarmos a pressão sobre sua tampa, essa pressão será transmitida para todo o líquido. 

Com base nisso, aplicando esse conceito em um sistema de freio, sabemos que os fluidos de freio são projetados para serem o mais próximo possível de incompressíveis. Dessa maneira, é possível entender como a força pode ser majoritariamente “repassada” como pressão entre as extremidades das linhas hidráulicas.

Em resumo, a pressão gerada no cilindro mestre (Força aplicada dividido pela área da secção do cilindro mestre) é a mesma que chega no pistão da pinça, contando que as áreas das secções se mantenham iguais. Podemos ainda “brincar” com a relação entre as duas áreas e aumentar ou diminuir a pressão de saída do sistema hidráulico, se desejável.

Por fim, vamos falar sobre as pastilhas e o disco de freio:

Como pressionar a pastilha de freio contra o disco faz o veículo desacelerar? Qual ou quais aspectos estão envolvidos no principal mecanismo de um sistema de freio?

Para entendermos o que acontece, precisamos ter em mente o principal fundamento envolvido: o atrito. O atrito é resumidamente uma força presente no contato entre duas superfícies sólidas que se movimentam de maneira oposta, gerando “calor”.

Tendo em vista a definição de atrito, podemos pensar nessa força existente ao pressionar a pastilha contra o disco e, além disso, ao compreender o movimento como uma energia, mais precisamente uma energia cinética (energia gerada quando um objeto de massa m adquire velocidade).

Concluímos que, a força de atrito é responsável pela desaceleração do veículo, e que o “calor” gerado é a transformação de energia cinética em energia térmica, dissipada no ambiente.

Nesse texto, apresentamos os principais fundamentos necessários, de forma resumida, para entender um sistema de freio, como são aplicados e como funcionam em um veículo do tipo baja e em veículos no geral. A partir dessas ideias bem estabelecidas, é possível aprofundar a compreensão do mecanismo com muito mais clareza.

O conteúdo foi útil para você? Nos conte nos comentários! 

Não deixe de conferir nosso Blog com conteúdos diversificados que podem te interessar! https://pacbaja.com.br/blog/

Escrito por: Guilherme Pelegrinello