Os primeiros sessenta pés de um quarto de milha são onde a maior parte da corrida é ganha ou perdida, e são sobretudo uma questão de aderência. Um motor pode gerar mais força do que os pneus conseguem transferir para o asfalto, então mais rotações na largada nem sempre ajudam. Este post analisa um carro de exemplo; os números são ilustrativos, não os de nenhum carro de um jogo.
Os pneus definem o teto
A força máxima que um pneu consegue transmitir ao asfalto é o coeficiente de atrito multiplicado pela carga que o pressiona para baixo: F = μ × N. Newton's second law says F = m × a, and N for a car with all its weight on the driven wheels is m × g, so the mass cancels:
aceleração máxima ≈ μ × g
Um slick com boa aderência tem coeficiente em torno de 1, então o teto é aproximadamente um g, ou 32.2 ft/s². Com aceleração constante, a distância percorrida é ½ × a × t², o que dá t = √(2d ÷ a). Para 60 pés com 1 g, isso resulta em √(120 ÷ 32.17) = 1.93 s. Um carro com tração traseira não consegue atingir esse valor, pelo motivo explicado na próxima seção.
O peso se desloca para a traseira
Um carro com tração traseira não tem todo o peso sobre as rodas motrizes. Nosso exemplo pesa 3,000 lb com 50% no eixo traseiro, então 1,500 lb pressionam os pneus motrizes parados. A aceleração transfere carga para trás, em um valor igual ao peso vezes a aceleração (em g) vezes a altura do centro de gravidade dividida pela distância entre eixos. Com centro de gravidade a 20 polegadas de altura e distância entre eixos de 100 polegadas, cada 1 g de aceleração transfere 3,000 × 1 × 20 ÷ 100 = 600 lb.
Com μ = 1.0, os pneus traseiros conseguem empurrar com uma força de 1.0 × (1,500 + 600 × a), onde a é a aceleração em g. Igualando isso a 3,000 × a, obtemos a = 1,500 ÷ 2,400 = 0.625 g. Os pneus traseiros passam então a suportar 1,500 + 600 × 0.625 = 1,875 lb, e o limite de tração é 1,875 lb de força. O tempo de 60 pés com 0.625 g é √(120 ÷ (0.625 × 32.17)) = 2.44 s.
Por que patinar faz perder tempo
O atrito tem dois valores. O atrito estático, em que a área de contato agarra e não desliza, é maior que o atrito cinético, em que ela escorrega. Um pneu girando em falso desliza sobre o asfalto, então cai para o valor menor. Suponha que o coeficiente cinético aqui seja 0.8 em vez de 1.0, o que é uma premissa do exemplo. O mesmo cálculo dá a = (0.5 × 0.8) ÷ (1 − 0.8 × 0.2) = 0.476 g. A força no asfalto cai de 1,875 lb para cerca de 1,430 lb, e o tempo de 60 pés sobe para 2.80 s.
São 0.36 s perdidos logo no início, com o mesmo carro e o mesmo motor. A potência além do limite de tração vira calor e fumaça, então o objetivo é ficar logo abaixo dele.
Transformando o torque do motor em força nos pneus
A força que o motor exige dos pneus na primeira marcha é torque × relação total ÷ raio do pneu (desconsiderando a perda na transmissão). Use o exemplo de câmbio de quatro marchas do post sobre relações de marcha: primeira marcha 2.80 com diferencial final de 3.42 resulta em uma relação total de 9.58. Com pneus de 26 polegadas, o raio é de 13 polegadas, ou 1.083 ft. O motor atinge o limite de 1,875 lb em 1,875 × 1.083 ÷ 9.58 = 212 lb-ft.
Agora vamos dar ao motor uma curva de torque. Estes cinco pontos são fictícios, apenas para o exemplo:
| Rotação do motor | Torque | Força nos pneus | Em relação ao limite de 1,875 lb |
|---|---|---|---|
| 2,000 rpm | 150 lb-ft | 1,327 lb | Abaixo |
| 3,000 rpm | 200 lb-ft | 1,769 lb | Abaixo |
| 4,000 rpm | 250 lb-ft | 2,211 lb | Acima |
| 5,000 rpm | 260 lb-ft | 2,300 lb | Acima |
| 6,000 rpm | 240 lb-ft | 2,123 lb | Acima |
Entre as duas falhas
A curva define três regiões. Acima de cerca de 3,240 rpm o motor exige mais do que os pneus conseguem dar, então uma largada nessa faixa faz os pneus patinarem. É a zona de patinagem, e ela cobre a maior parte da faixa de giros.
Abaixo dela, o problema muda. Quando o carro arranca, a embreagem ou o conversor sobrecarrega o motor de repente e a rotação cai. Se a largada começa baixa demais, o motor cai em uma parte da curva com pouco torque e leva tempo para se recuperar. Isso é o engasgo. Neste exemplo, diremos que o motor falha abaixo de cerca de 2,500 rpm, onde o torque é de 175 lb-ft, interpolando entre 150 em 2,000 e 200 em 3,000.
O ponto ideal é a janela entre os dois, aqui de 2,500 a 3,240 rpm. Ela fica bem abaixo do pico de torque de 5,000 rpm: a aderência define a rotação de largada, e não o ponto em que o motor é mais forte.
A rotação de largada é uma questão de igualar a força do motor à aderência dos pneus, não de buscar o maior número. Mais aderência sobe a janela; menos aderência a desce.
Lendo na folha
O tempo de 60 pés em uma largada com patinagem é a medida mais limpa de uma largada, porque os primeiros 60 pés são quase inteiramente um problema de tração. O post sobre o tempo de patinagem explica as linhas. Uma largada com patinagem aparece como um tempo de 60 pés lento, mesmo quando a velocidade na linha de chegada parece boa, como mostram os 2.80 s contra os 2.44 s acima.
Mude uma coisa de cada vez e repita. Aumente um pouco a rotação de largada, faça a corrida de novo e observe a linha dos 60 pés. Se o tempo cair, você estava do lado do engasgo. Se subir, entrou na patinagem. O melhor ponto é o imediatamente anterior àquele em que o tempo começa a piorar.
Pink Slip Kings: Arrancada permite escolher sua rotação de largada, equilibrar potência e aderência dos pneus, e ajustar relações de marcha, diferencial final e turbo, com dinamômetro e boletins de tempo de arrancada para mostrar o resultado. Funciona offline, não tem anúncios nem compras no aplicativo, e o dinheiro e os carros do jogo não podem ser comprados nem trocados por dinheiro real. O jogo está atualmente em teste fechado.