Fundamentos 4 Movimento dos Veículos (rev) - parte 1: rodo-ferroviários

o Olá sou Professor Luiz Ramos damos nossa aula sobre um dos fundamentos acima de transportes que é movimento desempenho dos veículos nos compreender aqui como cada veículo se move e como isso afeta sua capacidade de transporte seu alcance e o consumo energia a primeira pasta aula veremos aqueles veículos que possuem Rodas em contato com o solo com caso pavimento asfáltico como caminhões com o carros no meio urbano ônibus também bicicletas e também aqueles veículos que possuem rodas Metálicas em contato com vias metálicas os trilhos né Os trens no mais os trens de carga os trens

de alta velocidade o metrô na área urbana e o Trabalhei na área urbana também bom então temos lá as resistências ao meio do veículo rodoferroviário uma delas decorre da interação roda com havia a outra decorre da Via em si o quanto que havia é irregular ou tem contar o produz uma existência o ar não é o arco e fui eu tô cima do entorno do veículo essas resistências faz Nossa resistência ao movimento total de corrente total aquele corrente no final de vir aqui tem corrente do rolamento de qual o resto da vida corrente do ar

e aquela existência decorrentes da inclinação da Via estão aqui uma força percorridos do peso do veículo encenação da via que vai produzir Então esse feito a desistência contrário ao movimento do veículo em germinação E no caso de curvas acumula Vai forçar também o veículo reduzir velocidade vai ter uma força contrária na força de inércia também uma força no contato com a via nos quatro conjunto de forças que vamos analisar a que produz resistência ao movimento dos veículos rodoferroviários é a primeira delas é chamada resistência ao rolamento Essência decorre então de Pneus e Rodas em contato

com a via o que acontece que seja isso é um pneu de borracha e com asfalto ou de trem aço com aço ocorre uma deformação da roda e da Via cujo efeito final é que a resultante da reação anormal do peso do veículo ela é deslocado um pouco para frente e para os então uma momento contrário ao movimento de um casal tá tirando né nessa direção não tem uns isso aqui tem aqui uma figura abaixo se a figura ao lado e mostrando medições que já mostrar um pouco mais detalhe e o que acontece é que

a deformação da corre mais na frente quizer e as pressões acontece mais na frente do eixo principal da aquele sotaque o eixo de simetria o lixão e que apresentaram esse resistência contrário ao movimento a tão geral da formação de roda envia produzem isso essa magnitude depende dos materiais da do pneu e roda e da geometria da Via e geral açocon aço é dez vezes menor resistência do que pneu com as faltas que temos alguns indicadores por exemplo um coeficiente de rolamento só podemos fazer que acessar existência será o peso do veículo vez um coeficiente os

pacientes é da ordem de 6 a 15 vezes 10 a menos 3 para carros e 5 a 8 para caminhões 06 07 para trens de dez vezes menos que veículos rodoviários bicicletas mountain bike em uma pressão de 45 PSI 5 a 10 e as pistas de corridas speeds é de 32 e quatro pneu fininho onde é para ser Fino que a pressão maior a área e diminui os testes empíricos demonstrado que nessa resistência varia pouco com a velocidade temos tão a existência rolamento função de um coeficiente de rolamento que depende dessa relação do material com

havia e do peso do veículo e temos a cidade então em Newtons vamos ver aqui um pouco sobre esses experimentos o primeiro aqui temos um caso de pneu aqui ó em laboratório não tiver essa máquina testando um tambor aplicando-se uma carga em cima dele um giro do pneu e depois de deixar ele parar Ele é feita são feitas medições com laser para medir que deformações toque certo só que no caso temos aqui o eixo de simetria fizeram do pneu entendeu tá cheirando para cá né Então essa aqui é a parte da frente o pneu eu

te observa aqui a deformação maior acontece na parte da frente a parte do movimento na qual se de deslocar o veículo e que essa esse esse essa informação ela varia com a carga Observe que a 2kg em Newtons 4 km 6 kg em Newtons a deformação vai aumentando para frente mudando e portanto mudando aqui o que seria o o eixo das resultante de pressão de pneu a em relação ao gente simetria que por sua vez Então produz cada vez mais maior momento ao contrário quanto maior a carga maior tão é resistência ao movimento desse desse

pneu por seu turno as medições reação a velocidade né dado a mesma carga e mesma pressão de todo o contexto mostraram que se você é muita velocidade para 58 10315 por hora você tem basicamente as mesmas curva o mesmo perfil de Formação acontecendo Então e sugere que a deformação importante a as curvas de pressão e os força resultante não variam com a velocidade seja cinco pontos por hora ou 15 quilos por hora teremos a mesma mesma a resistência ao movimento da ideia não que os movimentos varia com a carga mas não varia com a velocidade

e aquela expressão que a resistência ao rolamento é constante e depende do coeficiente rolamento e do peso do veículo não varia com a velocidade e a outra resistência seria da Via na casa como é que havia afeta movimento e temos de carros para os valores são bem abaixo do coeficiente de resistência ao rolamento em geral assume-se que para vias bem pavimentadas agentes asfalto concreto esse esse fator ele é desprezado em ferrovias em geral a estátua não é desprezado Observe que a ideia aqui que esse essa resistência da via ela varia com a velocidade quanto mais

havia for tiver alguma resistência contrária a idade que maior mais velocidade vai produzir então mais resistência ao movimento e o maior quantidade de impacto energia de contato com a via irregular é uma dúvida desprezado mas e ferrovias como cada fio e já tem uma composição e cada trem que anda na ferrovia terá uma se comportar antitribu eu nos mostrando essa variação de um treino na ferrovia esse valor não é desprezível então geral faz parte do cálculo de todas as situações de trens em seus suas respectivas ferrovias né são feitas medições para definir para cada trem

Qual é o seu perfil da existência da via que vai entrar na sua equação de Ascenso do movimento pode ser existência importante independente de traçado é o do ar que estão pelos aqui praticamente Metade dos fluidos o escoamento laminar é haverá então um coeficiente de arrasto ou drag em inglês que depende da forma do veículo investimento de uma fórmula a turbulenta né E aqui uma forma que o a parte de modo laminado né tipicamente uma coisa dominar de cada fonte de veículo Produzindo um diferente coeficiente de arrasto com o tempo isso aqui era o que

nos veículos anos 40 o e 50 os veículos atuais todo já tem uma ela dinâmica mais bem trabalhada e coeficientes bem menores já chegou aqui coeficientes da ordem 0507 hoje um carro normal tem que o sinal de 03 04 101 seria ao como sendo 100 porcento resistência do ar na sessão do carro temos a fita me afetar essa esse movimento a densidade do ar que varia com a temperatura Quanto mais quente menos denso né Quanto mais frio mais denso mais 15 do metro cúbico área frontal da sessão que corta o ar na Projetada EA velocidade

do ar e aí então essas penas do ar é dada pelo coeficiente do carro que é do projeto né do de arrasto um meio da densidade do ar vezes a área da seção vezes o quadrado da velocidade que num dado Então já de kit cara quê e tende a produzir um efeito de resistência ao quadrado da velocidade e aqui alguns dados para nós compararmos aqui bicicleta ou moto o coeficiente de arrasto da ordem 08 a 11 é mais a área já modificando bicicleta 03 a 06 moto 05 a 10 o que dá uma composição é

diária da Uni 0240 25 a 06 ou no caso da mesma a um né as moto tiver um de coeficiente de arrasto e um diária mais quadrado temos aí um esse produto CDA que vai tá aqui na fórmula da essência do ar CD vezes o ar carros em geral 00351 Zé serviços são mais recente é o ar né tanto em termos de coeficiente quanto em termos de diária aqui é os dados de ônibus e caminhão similares o treino e o nosso bom de moderno 1024 área similar a hora de ônibus o metrô típico um pouco

menor que o patrão e ele trafega sem com menos essencial ar em geral um trem Regional e um trem de alta velocidade um tgv e atendimento a cidade com resistências bem menores o que a existência de um trem Regional Cruz e aerodinâmica aqui é muito importante é necessário fazer uma um projeto que de menores tem sal a da velocidade que é muito mais alta o resumo Então os veículos rodoviários têm assistência total é sem contar que nação e curvas decorrentes do rolamento e do ar com expressão então é o coeficiente rolamento tem a ver com

os pneus vezes o peso do veículo e às vezes doar o coeficiente de arrasto do ar vezes um meio da densidade a área da seção e velocidade ao quadrado vamos ver alguns exemplos os aqui um ciclista a assumir Então essa expressão lá as pessoas da Resistência o total rolamento e ar a potência necessária então é resistência a força vezes a velocidade é vezes ver assumir que tá no plano aqui é uma massa típica de ciclista mais bicicleta bom se quiser mais pesado de corrida um pouco menos que os menos 10Kg o coração de rolamento 30

- três é o produto da o rasto do curso de Arrais lysa áreas é 39 a densidade do ar aqui 1,2 alguns casos 25 graus Celsius então tem uns aqui nesse caso a situação das curvas né que a curva é aqui a a a força no pedal Ah eu preciso então criar duas vezes por hora às vezes do ar igual a recensão a resistência resistência ao rolamento e a doar é crescente no véu quadrado então começa aqui a parte 12 quilos por hora até o ar como sendo o principal componente da existência e também com

pouco mais velocidade nós abrir uma perda de uma força devido aí ao as catracas a corrente e etc aí eu também criar uma resistência FX ver tudo aqui a potência em Lotus né então aqui lá no 12 nosso 12 quilos por hora uma potência bem baixo a ser aqui a 20 a 25 já estão das em lotes aqui 200 votos A então de 35 anos por horas 34 então potência aumentando com o quadrado com o cubo né que se a gente doar é o quadrado potência FV então aqui vai variar Ao Cubo da velocidade cresce

ainda mais rápido do que crescia a resistência ao movimento então o ar é o grande fator nos barreira contra movimentos dos ciclistas e não se diz um profissional que vai acima de coisa Por ora não tiver aqui a potência necessária vai lá em cima qualquer ganho não tem um de reduzir a essência do ar é um ganho enorme no ciclismo E no caso de carros vamos ver aqui temos aqui no mesmo modo assumindo aqui zero por cento de inclinação vento vento contrário da Rua José consolar Kelson cálculo teórica claro que vento zero é raríssimo existir

um carro tipo que você dano e me 300 quilos de carro mas quem de carga passageiros e malas o tipo coeficiente um carro de passeio 1310 - 3 tipos coeficiente de arrasto o Zé 31 um ar ativa 2,2 um produto de ambos 082 e densidade do ar mesmo que vindo atrás tão olhando os dados e jogando as curvas temos aqui a resistência ao rolamento constante a essência do ar crescente e o ponto de impacto tão tá na casa dos outros ciclos por hora e se o carro tiver de potência de 90 quilos ou 120 HP

né teremos aqui no máximo de velocidade a velocidade tem mais aumenta a resistência portanto rxv a potência máxima é que a potência contrária na a ao veículo que usa aqui 205 quilômetros por hora o setor do carro terá um máximo velocidade em função da potência do seu motor e da resistência ao movimento decorrente do rolamento Eduardo mesmo modo aqui em ônibus já saiu aqui o quadrinho antes a semente também Zero por cento de inclinação vendo 0km tive com o ônibus 12 metros 12 mil quilos 12 toneladas de passageiros em média cada um 30 quilos cinco

600 pesos Total onde os passageiros o coeficiente de pneus Via de regra com essa de pneus de um caminhão são menores que o coeficiente de automóveis são pneus mais mais duros mais resistência a o arrasto o coração de rádio da forma do V a área do produto de um pelo outro nem sai do ar nesse caso aqui vemos que a resistência do rolamento e doar se igualam na casa aqui dos 80 quilômetros por hora da parte disso o ar aumenta consumo de combustível para aumentar velocidade Observe que no transporte urbano típico né das idades entre

30 e 50 nós por hora sai do ar tem pouco Impacto você vai ver que você aumenta um pouquinho mais aumenta a resistência aumenta a potência necessária muita energia necessária para mover o veículo e totalmente o consumo de combustível um ônibus tipo moderno com 150 anos culotes HP traçar de máxima carregado 125 quilômetros por hora o ônibus urbanos então não há porque ele correr é isso é suficiente um caminhão o mesmo conseguindo agora pouco sem inclinação vendo igual a zero que uma carreta típica tem 30 mil quilos de carga e mais 14 ela mesma coeficiente

de pneus rodoviários um pouco menor Ainda que os homens urbanos etc temos aqui nesse caso desses variáveis que o ar e arrolamento se igualam ali na casa do 105 km por hora não corre Então essa essa esse iguala igual assim o ar e assistência dos pneus estão um caminhão moderno tipo 242 quilômetros 324 HP vai ter mais pela cidade 130 quilômetros por hora tá aqui assim essa velocidade máxima dado a essa potência então é para cada tipo de veículo e tipo de temos lá as curvas correspondências seu desempenham o operacional Observe que no ar que

o caminhão TVs modernos diferente dos ônibus né ela tem uma dinâmica com essas essas carenagens colocados aqui para fazer que o ar flua de modo mais iluminar sobre o mesmo e reduza a resistência ao movimento e vejamos agora a como acontece a existência movimento em ferrovias na ferrovia um trabalho Pioneiro foi do Gelo Davis - 26 Que tal artigo que ele ele escreveu Nesse artigo Ele identificou e com base em estudos passados mas ele formalizou escuto muita clareza de que a resistência ao movimento de ferrovias depende dia de um resistência das rodas baseado no peso

mas quando estão aquela resistência do coeficiente rolamento vezes o peso então virou uma constante a é só que equação de inicial a equação atual moderno uma resistência que dependia da velocidade do contato da roda do trem com a com trilho e essa situação longo trajeto São dado empírico não dá para sondar do medido até unicamente tem que ser visto na prática da relação do trem com a ferrovia então uma constante Verde cada de cada par trem ferrovia vezes a velocidade EA resistência deve ter corrente da velocidade do trem no ar Z1 da cidade de um

componente ser tão hoje temos uma equação básica da ferrovia dá uma constante que a do rolamento é um até um aqui tem a ver com a via e o trem então bebês ver e uma que depende do ar que tem a ver com o fluxo do ar ao longo da estrutura da E aí Oi e essa resistência a doar ela ela vai vai variar em função de diferentes composições de trens não que por exemplo diferentes composições de trem de carga um trem bem organizado distribuído o tipo com cargas padronizadas e um trem que nos queima

intermodal vos é caminhões que passam ser transportados para por terem uma parte do seu do seu percurso onde veio aqui por exemplo no caso um é uma curva típica desse tipo E no caso dois quizer essa essa situação aqui criando turbulência aumentando aqui a resistência do ar e portanto tem muito a resistência ao movimento dos veículos E no caso de trens regionais quando chegar até a 160 km por hora ele tem de passageiros acima de 60 o acha se torna o principal aqui ó o principal componente resistência ao movimento e portanto o pessoal componente de

potência necessária se a ovar ele é o quadrado em termos de potência teremos ver cubo Então já cento e quanto mais então velocidade maior maior essa potência você sempre manter o trem rodando naquela velocidade e quando a um vento adicional na então é relevante separar velocidade em relação ao solo né que velocidade que relação aos Trilhos da vacinação ao ar então aqui também um componente adicional em alguns casos faz modelagem é de um velocidade de uma resistência que depende de como o ar se desloca ao longo do trem e particular para isso para as trocas

de ar que acontece o ar condicionado refrigeração etc então surgiu a outro componente baseada apenas em ver que é diferente daquele componente da variável decorrente do contato roda com Trilhos Esse é um caso mais recente então que é o caso dos grande alta velocidade já vem aí há quase seis décadas de evolução mas o salto e velocidades né assim 200 por hora já faz bem um tempo atrás aqui são os protótipos então entende operação mas são muito trouxeram a nova variável que é o ar sendo o principal elemento a ser vencido nesses trens então aerodinâmica

de avião passa a ser a mesma loja que a mesma preocupação para os trens e as formas os trens passam a ser formas que buscam compensar essa resistência do ar que aumenta muito Com altas velocidades que tem uma experiência dos Franceses em geral são os líderes mundiais em tgv não atende ela velocidade o isso é um alemão o chicas em ao japonês os trens e aqui o High Speed trem é o é o britânico é bem abaixo bom então vamos tem os trens da velocidade então por exemplo a régua três vezes por hora a essência

do ar como sendo um fator muito importante e a dividida em dois grupos a existência do ar a devida A locomotiva na granja a parte dianteira do trem e a parte vão ser a parte dianteira do trem perdão a o coeficiente de devido a parte traseira do trem e geral comutante aqui e voltar em dois sentidos essas partes são iguais Então aí é uma coisa é a essência do ar para vencer o a outra lá traseira Então aquela tendo que haver uma um trade-off um design que minimize ambos os casos e o coeficiente decorrente do

atrito ao longo de todo o casco no movimento do trem e essa tão expressão do coeficiente do trem componente dianteiro ou traseiro Oi e o componente ao longo do veículo o que alguns exemplos do que acontece no trem no trem francês na do tgv francês aa200 e quanto por hora aqui cadê o cidade desse trem não está sendo duas por hora né ah o arrasto devido ao trem se dá o corpo do trem aqui tá por cento do arrasto do ar os equipamentos no teto e tem um componente ar dinâmico e aos freios né então

isso aqui é o componente era de novo e as culpa Diário de não corresponde a 78 por cento do da existência total ao movimento do trem então uma parte da energia 2,12 1800 quilómetros numa parte potência do meu ponto filhotes o Cláudia horas foi durante uma hora é para vencer a resistência do ar O que é comparação de diferença de três regionais passageiros de trens velocidade no caso do trem Regional maior para resistência está na frente na causa né se uma forma aqui Observe o trem Regional e a menor parte está na superfície de alta

velocidade maior parte está no corpo do trem pantógrafo que aquela aquele componente que pega energia nos fios ensina o fio em cima há mais ou menos similar os truques que é essa região que queremos estão as rodas do trem do em similar e a parte de baixo do trem também é similar nós vimos até agora tem a ver com relação entre o veículo e havia né a interação de rodas com a havia então um rolamento a aspectos da Vinci E a resistência do ar entender com velocidade do veículo na percorrendo o seu trajeto é um

outro alimento que produz existência movimento EA geometria da Via isso tem a ver com como que existem rampas né que na são geralmente em porcentagem e o quanto existe de curvas que é baseado no raio de curvas como é que vai haver na geometria do traçado da Via E no caso tão declinações temos aqui um caso contando uma plano inclinado um alvo de inclinação não é uma rampa que produz um assaltante PC no Alfa contrário ao movimento então aí existem movimento em função da inclinação é PS anual que ocorre aqui para alguns pequenos a tangente

de Alfa é igual acende ao se aproximar acende alto então por exemplo para 1° o seno de Alfa 00174 52 Satan gente 07455 Z muito longe de ser diferente para 2° para 3° nessa aproximação entre seno e tangente para 10° 1017 360 1763 então para quem Nações de 128 10% sem o diabo pode ser tomado como tangente de Alfa portanto podemos mudar essa expressão sendo de algo para a tangente ou aqui nas a montagem então resistência movimento passar cê para o peso do veículo vezes a taxa de inclinação e se usarmos aqui no Brasil porcentagem

PR Nilton se usamos r o Nilton C peito geladas com massa na terminar expressão RG na extensão movimento devido à as rampas né o gradiente 9,8 p e e vamos ver aqui a explicação disso no caso de um trem já viu os noutro caso ver as curvas resistência ao movimento devido à velocidade ao a cera não então aqui 12 nêutrons velocidade de 60km por hora 12,12 km EA potência então da ordem de 550 AC lotes para poder vencer essa essa esses movimentos mas Observe então que se já vi um trem de 200 toneladas se reproduzir

umas uma resistente movimento de 19,6 km newtons a pecado isso a velocidade máxima que não se trem teremos a potência d831 culotes Observe então que só que em Resistência é bem maior que a resistência ao movimento devido ao plano né velocidade do ar rolamento etc então a qualquer um por cento declinação no ferrovia tem um impacto muito grande na potência necessária o poder fazer o trem se mover mas o trem é muito bom no plano então importante é preciso ter rampas muito muito baixa sobre sexo a três por cento Mulambo aqui para veículos Rodoviários é

trivial a potência é muito alta muito mais alta do que aquela para andar no plano então ferrovias exigem traçados de rampas muitos Soares E no caso da curva para veículos Rodoviários é difícil definir esse padrão porque temos traçados do carro na curva e do veículo rodoviário muito diferentes um do outro a superfície varia eu tipo de veículo Enfim então geralmente esse cálculo é desprezado no carro Ferroviário aí a diferença que temos um traçado bem definido que são os trilhos material Industry lhos e do veículo são conhecidas geometria também é conhecida em geral temos dados empíricos

A Entidade americana de engenharia Ferroviária definiu então que para Aberto ao normal após vários estudos empíricos da ordem de 0,04 por cento é o efeito da curva na no movimento do trem em relação à grau de curva não é porque o descendo o grau de curva e aqui seria o peso do veículo o que que é o DDD é o ângulo né é o ângulo em que uma corda a ele dar um raio r e escreve a curva a curva da Via e essa corda ele só as minhas são 100 peças então para o caso

de uma corda de 100 metros é um grau corresponde a um raio de 1.150 km perdão é de curva para velocidade é usual de 160 quilômetros por hora a aplicação mais comum disso é para reduzir aqui na São aqui na ação de rampas quando a curvas é na subida a obstáculos verticais na morros Colinas montanhas e setas e o próprio e lista Vereador esse padrão e o carro então é para calcular uma inclinação final da rampa que ser a afinação original - 04 por cento vezes duas vezes arco-seno mediadores sobre e está mente aqui ó

vou pegar aqui então ele sobre dois e r o seno de Deus sobre dois é sobre dois sobre o arco seno Então vai ser de sobre dores estão essa expressão aqui simplificada da inclinação final de uma rampa Ferroviária em função da original descontado descontado o efeito da curva e essa foi então nossa primeira parte sobre o movimento dos veículos seu desempenho olhando os veículos rodoviários e Ferroviários Obrigado sou professor ou pensamos em outras partes verem o transporte aquaviário na folha do marítimo e o transporte aéreo