Observe um carro saindo da largada: o nariz sobe enquanto a traseira desce. Isso é transferência de peso, e não uma peculiaridade da suspensão: decorre das leis de Newton e do formato do carro. Esta publicação percorre um carro de exemplo com premissas declaradas. Os números são ilustrativos, não os de nenhum carro de um jogo.
A fórmula
Os pneus empurram o carro para a frente na altura do solo, mas a massa do carro atua no seu centro de gravidade, acima do solo. As duas forças formam um par que tenta girar o carro com o nariz para cima, e os pneus precisam fornecer uma mudança de carga oposta. Tomando momentos em relação às áreas de contato, obtém-se a carga extra no eixo traseiro, e a mesma quantidade sai da dianteira:
ΔW = m × a × h ÷ L
Aqui m é a massa, a a aceleração, h a altura do centro de gravidade acima do solo, e L a distância entre eixos. Massa, aceleração e altura aumentam a transferência, e uma distância entre eixos maior a reduz. Ela não depende de molas, pneus ou de quais rodas são motrizes.
Um exemplo resolvido
Suponha um carro de 1,500 kg com o centro de gravidade a 0.5 m de altura, distância entre eixos de 2.7 m e divisão estática de 50:50, ou seja, 750 kg em cada eixo. Ele arranca a 1 g, um valor propositalmente generoso, e tome g como 9.81 m/s².
A transferência é 1,500 × 0.5 ÷ 2.7 = 277.8 kg de carga por 1 g, ou 2,725 N ao multiplicar por 9.81. Isso equivale a 18.5% do peso do carro passando de um eixo para o outro. O eixo traseiro então carrega 750 + 277.8 = 1,027.8 kg e o dianteiro 750 − 277.8 = 472.2 kg. Cada um varia 37% da sua carga estática: a traseira sobe 37.0%, a dianteira desce 37.0%. Em newtons, a traseira carrega 10,082.5 N e a dianteira 4,632.5 N, e juntos ainda somam o peso do carro de 14,715 N.
Por que a tração traseira ganha e a dianteira perde
Um pneu pode empurrar, no máximo, o coeficiente de atrito μ vezes a carga sobre ele. A transferência de peso aumenta a carga nos pneus traseiros e a reduz nos dianteiros, então ajuda um carro de tração traseira e prejudica um de tração dianteira. Tome μ = 1.0, um valor plausível para um bom pneu, e seja a a aceleração em g. A transferência nessa aceleração é a × 277.8 kg.
- Tração traseira: a força máxima é μ × (750 + 277.8a) kgf, e o carro precisa de 1,500a. Resolvendo, a = 0.5 ÷ (1 − 5/27) = 0.614 g. Without transfer the limit would be 0.5 g, so the transfer is worth 0.114 g.
- Tração dianteira: os pneus dianteiros carregam 750 − 277.8a, então a = 0.5 ÷ (1 + 5/27) = 0.422 g. Transfer costs 0.078 g against the static 0.5 g.
- Tração nas quatro rodas: todos os pneus empurram e as cargas ainda somam o peso do carro, então o teto é μ × g, 1.00 g, sem penalidade pela divisão.
Estes são apenas os tetos de tração. Um carro real também precisa de potência para alcançá-los, por isso a rotação de largada existe como uma configuração.
O tempo dos 60 pés mostra a diferença. Sessenta pés são 18.288 m, e com aceleração constante t = √(2d ÷ a). A tração traseira, a 0.614 g (6.02 m/s²), percorre isso em 2.46 s, e a dianteira, a 0.422 g (4.14 m/s²), em 2.97 s. Para comparação, 1 g levaria 1.93 s. A publicação sobre os 60 pés explica por que esse trecho importa.
Barras antiwheelie
Se a transferência cresce até o eixo dianteiro não carregar nada, as rodas dianteiras se erguem. Neste modelo simples, isso acontece quando a × h ÷ L iguala a fração estática dianteira de 0.5, então a = 0.5 × 2.7 ÷ 0.5 = 2.7 g. An ordinary car never gets near that. A dragster, with a rearward weight bias, enormous grip and far more power than a road car, can. A wheelie bar is a pair of small wheels on a frame behind the rear axle. It does not add traction; it stops the nose rising past a few degrees, because a car with its front in the air cannot be steered and a rising nose can carry on over.
Squat e anti-squat
A fórmula dá a carga total que se move, mas não como ela se desloca. Parte passa pelas molas, que comprimem na traseira e estendem na dianteira. Isso é o squat. O restante passa pelos braços da suspensão, que empurram a carroceria diretamente. A geometria anti-squat inclina os braços traseiros para que a força motriz no eixo tenha uma componente para cima na carroceria, e um projeto com um valor alto de anti-squat leva mais da transferência pelos braços e menos pelas molas.
O anti-squat não muda ΔW. Os pneus traseiros carregam a mesma carga extra de qualquer forma; só muda o caminho. O benefício é o controle, com menos arfagem. Configurações de arrancada costumam ir no sentido oposto na dianteira, com molas macias e curso longo, para que o nariz possa subir e a carga alcance os pneus traseiros sem resistência.
A transferência de peso é definida pela massa, pela altura do centro de gravidade, pela distância entre eixos e pela aceleração. A suspensão decide como ela se move, não quanto se move.
No jogo
A listagem de Pink Slip Kings na Play Store diz que você pode melhorar pneus, transmissão e suspensão, e equilibrar potência contra aderência dos pneus para melhorar sua largada. Ela não diz se o jogo modela a transferência de peso, então leia a física aqui como contexto sobre carros reais.
Pink Slip Kings: Arrancada é um jogo de arrancada 3D com controles manuais de largada e troca de marchas e ajuste detalhado do motor, da transmissão, dos pneus e da suspensão, com dinamômetro, telemetria e tempos de corrida. 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.