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Aerodinâmica

Em 1966, o norte-americano Jim Hall, introduziu no seu modelo 2E, vencedor das 12 horas de Seabring, uma espécie de asa enorme, instalada em posição bastante elevada sobre o conjunto traseiro do seu esporte-protótipo. Essa asa, ou aerofólio, tem o formato de uma asa de avião invertida. No caso do avião, a asa é curva na face superior e plana ou quase na inferior e o ar que passa por baixo tem uma velocidade menor do que o que passa por cima, criando uma diferença de pressão _ regra da física denominada Principio de Bernoull _ e a força que mantém o avião no ar. Num F-1, ou outro carro de corrida, o efeito tem de ser inverso: forçar o carro para baixo, dando o chamado “downforce”, a pressão que prende o carro ao solo e o torna mais rápido nas curvas. Ela é criada pelas características aerodinâmicas do carro e por três diferentes estilos de asas que atuam sobre as rodas dianteiras.

Dois componentes podem ser usados para criar a downforce, durante a corrida: o chassi, ou o corpo do carro, e os aerofólios. A forma arredondada e afilada do chassi permite minimizar a resistência ao vento e provoca o chamado “efeito solo”, que mantém o carro praticamente colado à pista. A downforce criada pelos aerofólios ou asas depende da forma e sua orientação ou ângulo de ataque. Uma superfície, assim como um ângulo de ataque (ou inclinação) maiores, criam pressão maior. E ambos criam mais força de arrasto, que “segura” o carro enquanto ele se desloca. No aerofólio, a parte de cima da asa é a parte de baixo do avião e a parte de baixo é a de cima.

A criação do norte-americano Jim Hall, que fazia sucesso na América, ganhou adeptos rapidamente na F-1. Em 1968, a Ferrari foi a primeira equipe da F-1 a usar aerofólios. Na pista de Spa-Francorchamps, na Bélgica, a Ferrari 312, equipada com uma pequena asa sobre o eixo das rodas traseiras, mereceu do piloto francês Chris Amon um elogio significativo: “Fantástico!”. Muita gente exagerou colocando asas bem altas nos carros em 1968 e 1969, enquanto não se definia um regulamento para elas. E, quando, no GP da Espanha, o carro de Jochen Rindt, da Lotus, se acidentou exatamente por causa dos altos aerofólios, estes foram proibidos. Para as corridas seguintes foram definidos aerofólios com apenas 20 centímetros acima do topo do pneu, em seu ponto mais alto.

Nos anos 1960, as regras para o aerofólio e seus aspectos e função foram definidas mais claramente e vigoraram por alguns anos. No início dos anos 1970, no que foi considerado um “toque de gênios”, Colin Chapman e o projetista Maurice Philipe equiparam a Lótus 72 com bico em forma de cunha, spoilers de laminas múltiplas e radiadores na traseira, encobertos pelos painéis laterais, a fim de tirar o máximo proveito do ar para a fixação do carro o mais perto do solo possível. Graças a esse uso revolucionário da aerodinâmica, Emerson Fittipaldi foi campeão em 1972 e a Lótus 72 tornou-se referência para todos os demais carros da Fórmula 1.

Em 1976, quando o Lotus 72 entrava em declínio, Colin Chapam teve nova ideia inovadora, o MK 78. Para isolar o ar que passa sob o carro, criou abas laterais de plástico ou alumínio, que seguiam os movimentos do chassi e mantinham a diferença de pressão. Essas “minissaias”, que se aproximavam do solo, faziam que o ar passasse mais rápido sob o carro do que sobre o chassi, proporcionando mais aderência, estabilidade e, claro, velocidade. A partir do principio da asa invertida, Colin projetou o chamado “carro-asa”, que praticamente tocava o chão e provocava um grande ganho aerodinâmico graças ao que ficou conhecido como “efeito solo”.  Com esse carro, no modelo MK 78, pilotado por Mário Andretti, a Lotus venceu 5 provas do campeonato de 1977 e. com o seu sucessor o, MK 79, em 1978, Andretti conquistou o título de campeão entre os pilotos e a equipe, que tinha também Ronnie Petterson, o dos construtores.

O sucesso do “carro-asa” fez com que quase todas as equipes passassem a usar as “minissaias” e o “efeito solo”, fazendo com que as velocidades disparassem e recordes fossem quebrados a cada corrida. A FIA, preocupada com os riscos decorrentes desse aumento das médias de velocidade, resolveu, em 1982, banir as “minissaias” e, em 1982, proibir artifícios aos quais as equipes recorreram para continuar a criar o “efeito solo”. Entre as medidas adotadas nesses dois anos, a entidade mundial passou a exigir que a altura mínima das saias fosse de 6 cm e que os carros passassem, a ter um fundo plano.

Uma nova grande revolução aerodinâmica na F1 só voltou a ocorrer em 2009, com a criação, pelo engenheiro Ross Brawn, da Brawan GP, difusor duplo, componente aerodinâmico, que aumentava o fluxo de ar sob o carro e, portanto, a pressão aerodinâmica (downforce) e a aderência. Com essa inovação, a modesta equipe de Brawn, no seu primeiro ano, que tinha como pilotos Jenson Button e Rubens Barrichello, ganhou o campeonato de pilotos (com Button) e o dos construtores.

Em 2010, a Mercedes GP, sucessora da Brawn GP, não teve o mesmo sucesso, mas, alvo de protestos e reclamações das outras equipes, o difusor duplo foi proibido pela FIA para o campeonato de 2011. Também foram proibidos o duto frontal (duto-F), acionado com os joelhos pelos pilotos, para controlar o fluxo do ar e o retrovisores, cujas hastes também eram usadas dirigir esse fluxo. Outros componentes aerodinâmicos, como a bigorna (cobertura do motor), e as rodas de raios passaram a ter medidas e uso controlados.

A busca de novos componentes aerodinâmicos é uma preocupação constante dos engenheiros da Fórmula 1. Como qualquer parte do carro (asas, suspensão, laterais, tomadas de ar, defletores, fundo plano, lastro e até o capacete do piloto), pode ter uma função aerodinâmica, igualando as equipes, qualquer “invenção” pode fazer a diferença. Para fazer experiências e testes que possam levar a essas descobertas, os engenheiros têm duas ferramentas básicas: o CFD (Computional Fluid Dynamics – Dinâmica Computacional dos Fluidos) e o túnel de vento. O CFD é um programa de computador que, usando as leis da física, cria um modelo virtual do carro e faz previsões sobre os efeitos sobre o downforce e o arrasto ou sobre como o carro vai se comportar conforme as condições de vento, mudanças de clima e nas diferentes pistas. Os resultados são depois testados no túnel de vento, uma instalação para simulação dos efeitos da movimentação do ar sobre o carro. Ele faz um verdadeiro raio-X aerodinâmico, medindo o arrasto, os níveis de pressão aerodinâmica e os efeitos do fluxo do ar sobre as várias partes do carro. Em todas as fases de testes, sete itens são as preocupações maiores dos projetistas: ângulo das asas, altura do carro, componentes, assoalho, torque, arrasto x downforce e a dinâmica dos fluidos. Através da dinâmica dos fluidos, os engenheiros estabelecem o coeficiente aerodinâmico do carro, isto é, a medida da  intensidade do arrasto ou resistência do ar. Um coeficiente baixo, significa mais velocidade, menos consumo: um coeficiente alto representa o aumento da resistência do ar;  desaceleração e redução da velocidade.

Depois de aprovado no túnel de vento, os carros são levados para a pista, onde são feitos os últimos acertos, de acordo com a configuração de cada circuito do calendário da Fórmula 1.

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