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Desmontadora de Pneus

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Responsabilidades: Divulgação de produtos e promoções.

Requisitos: Ensino Médio completo
Experiência como Demonstradora
Horário de trabalho: 12h às 20h (13 dias corridos);
Residir em Piracicaba.

Salário: a combinar

Benefícios: Cachê: 823,08
Benefícios: Vale refeição (14,00 AO DIA) + Vale Transporte (12,00 AO DIA)

Os pneumáticos fazem parte do cotidiano há mais de um século, estando presentes em automóveis, aviões, bicicletas, carrinhos de bebê, brinquedos e em várias outras tecnologias que utilizam rodas. Considerados itens imprescindíveis para a sociedade contemporânea, tiveram origem no século XIX e passaram por muitas fases de desenvolvimento, antes de se apresentarem como os conhecemos hoje.

 

As ideias iniciais do pneu surgiram quando uma goma de borracha, utili-zada para impermeabilizar tecidos, foi depositada sobre uma roda. Esta tentativa não foi muito bem sucedida, pois devido às flutuações de temperatura do ambiente e ao surgimento de fluxos de energia na forma de calor da borracha/tecido para o ambiente e vice-versa, a roda emborrachada, assim construída, manifestou sua deficiência ao derreter-se (Associação Nacional da Indústria de Pneumáticos, 2012).

 

Por volta do ano de 1830, Charles Goodyear, acidentalmente, percebeu que, ao elevar a temperatura da borracha, com a presença de enxofre, conseguia manter as propriedades de elasticidade da goma de borracha em um amplo interva-lo de temperaturas. Surgiu assim o processo que, atualmente, denominamos de vulcanização. Contudo, o processo de patente do pneumático somente foi solicita-do no ano 1845 pelos irmãos Michelin (Associação Nacional da Indústria de Pneumáticos, 2012).

 

Mais uma etapa da história dos primórdios do pneu ocorreu no ano de 1845, quando Robert Thompson inseriu um invólucro repleto de ar no interior dos pneus de borracha sólida (MÖDERLER, 2012).

Transcorridos quarenta e três anos da invenção de Thompson, John Boyd Dunlop, veterinário escocês, teve a mesma ideia e "reinventou" o pneu, ao impro-visar uma câmara de ar de borracha flexível, envolvendo-a em uma lona e montan-do-a em um aro de madeira. Dunlop conseguiu a patente pela invenção da roda Cad. Bras. Ens. Fís., v. 30, n. 3, p. 614-627, dez. 2013. 616

 

 

pneumática, abrindo o caminho para o "século da mobilidade" (MÖDERLER, 2012).

 

Desde então, os pneumáticos passaram por várias etapas de desenvolvi-mento, a fim de permitirem maior segurança, durabilidade e conforto para os usuá-rios. Essas modificações vão desde a inserção de lonas estabilizadoras, garantindo maior área de contato entre o pneu e o solo, até tecnologias mais contemporâneas, como o Sistema de Manutenção de Ar (AMT), desenvolvido recentemente nos laboratórios da Goodyear (GOODYEAR, 2012), o qual permitirá que os pneus mantenham a pressão ideal sem a necessidade de quaisquer bombas externas.

 

Os pneus são tão corriqueiros no dia-a-dia que nem refletimos sobre o seu processo de fabricação ou sobre as leis da Física que os regem.

 

Os professores, na maioria das vezes, perdem a oportunidade de discutir conceitos de Física utilizando objetos do cotidiano, como os pneus, que, por possu-írem grande potencial para problematizações, são capazes de instigar e reter a atenção dos discentes de forma a promover uma aprendizagem mais significativa. De acordo com David Ausubel (1963, 1968), uma aprendizagem é significativa quando temos um processo de assimilação substantiva e não arbitrária do que se aprende a uma componente especificamente relevante da estrutura cognitiva. Espe-cificamente sobre os pneus, os livros texto de Ensino Médio e Superior são omis-sos e desta forma os professores carecem de alguma referência bibliográfica sobre o tema. Pretendemos neste artigo oferecer alguns elementos teóricos que contribu-am para a elucidação de questionamentos como os que seguem.

 

Você já parou para se questionar por que os pneus de automóveis derra-pam ou emitem sons agudos quando adentram em uma trajetória curva ou quando "se pisa fundo no acelerador"? Ou por que os pneus de automóveis de Fórmula 1 têm sua temperatura aumentada com mantas térmicas e são mais largos que os pneus convencionais? Ou a razão de os pneus de bicicletas de corrida serem mais estreitos do que os das bicicletas de passeio? Ou por que os pneus de tratores pos-suem água no seu interior? Ainda, se você já calibrou os pneus de uma bicicleta, deve ter se perguntado por que a pressão é muito maior do que a pressão dos pneus de um automóvel?

II. Discutindo a Física

 

 

 

Para que possamos responder as questões sugeridas, precisamos recorrer a alguns conceitos básicos de física.

Primeiramente, precisamos discutir o papel do pneu em um veículo. Quando pensamos na física que está por trás do funcionamento de um veículo, o Werlang, R. B. e Silveira, F. L. da 617

 

pneu é um dos componentes mais importantes, já que é o responsável por fazer o veículo se movimentar ou parar. O leitor deve estar se perguntando, como o pneu-mático é o responsável pelo movimento do automóvel? Sim, o pneu permite que o torque motor do veículo promova uma força de tração, graças ao atrito com a pista de rolamento. Se lembrarmos das Leis de Newton, poderemos entender que o pneumático nas rodas de tração exerce uma força (-Fe) sobre o solo ou pista de rolamento com sentido oposto ao do movimento do carro em relação ao solo, o qual por sua vez exerce uma reação (Fe) de sentido oposto (Fig. 1), que será res-ponsável por colocar, manter ou acelerar o movimento do veículo.

 

 

Além dessa função, os pneus exercem outros papéis fundamentais para o funcionamento do veículo. Eles são responsáveis, por exemplo, pela mudança de direção do automóvel, pela eficiência na frenagem, pela sua estabilidade, contribu-indo também para, juntamente com as molas de suspensão e com os amortecedo-res, atenuar as vibrações e solavancos consequentes do pavimento de rodagem.

Fig. 1 – Representação das forças de atrito que são exercidas em um pneumático e na pista de rolamento.

 

 

 

Quando freamos o automóvel, a situação é diferente daquela que ocorre na tração dos pneus. O freio exerce uma ação na roda, interna ao automóvel, que se opõe ao seu giro. Então, o pneu empurra o chão para frente por atrito e o chão exerce uma força de atrito no pneu para trás, conforme descrito pela Terceira Lei de Newton, reduzindo assim a velocidade do veículo em relação à pista.

Assim sendo, a força de atrito e o coeficiente de atrito têm papéis funda-mentais no processo de frenagem. Curiosamente, os pneus novos (sem desgaste) apresentam um coeficiente de atrito estático com a estrada (seca e pavimentada com concreto ou com asfalto) de aproximadamente 0,85, enquanto que o coeficien-te de atrito dos pneus já desgastados por algumas centenas de quilômetros rodados Cad. Bras. Ens. Fís., v. 30, n. 3, p. 614-627, dez. 2013. 618

 

 

é maior, com valor aproximado a 1,0 (BOSCH, 2005, p. 423). Entretanto o desgas-te dos pneus não deve ser tal que a profundidade do sulco na banda de rodagem atinja menos do 1,6 mm por outras razões que estão relacionadas à segurança.

 

A diferença no coeficiente de atrito entre os pneus novos e os desgastados sugere que se conteste uma indicação usual quando a troca envolver apenas dois pneus. Ao contrário do que frequentemente é preconizado, a preferência deve ser por pneus novos no eixo traseiro do automóvel, conforme, por exemplo, <http://www.slideshare.net/BlogEticanosNegocios/a-petrobras-derruba-um-mito> (acesso em: 08 set. 2013). Nas frenagens de emergência os pneus que mais colabo-ram para o efeito de "segurar" o automóvel são os pneus dianteiros e por isto não devem ser novos. Os pneus novos originam acelerações, em frenagens e em cur-vas, inferiores àquelas que podem ser conseguidas com pneus desgastados, pois tais acelerações dependem do coeficiente de atrito. Por outro lado, a possibilidade de ocorrência de acelerações maiores reflete em distâncias de frenagem menores, bem como maior segurança nas curvas (SILVEIRA, 2011). Quando os outros dois pneus forem trocados os pneus traseiros serão repassados para a dianteira, colo-cando-se um par de pneus novos atrás.

Agora vamos discutir por que os pneus de automóveis derrapam e por que emitem sons agudos quando adentram em uma trajetória curva ou saem do estado de repouso rapidamente. Para entendermos esses fenômenos, lembremos que a força de atrito entre o pneu e a pista pode ser estática ou cinética (dinâmica). A força de atrito estática entre duas superfícies em contato pode ser descrita, com boa aproximação, pela lei empírica Fe ≤ μeN. Nessa expressão, Fe, representa o módulo da força de atrito estática, μe representa o coeficiente de atrito estático entre as superfícies e N representa o módulo da força normal às superfícies em contato. A expressão Fe ≤ μeN estabelece que exista um limite máximo para a intensidade da força de atrito estático entre as duas superfícies. Todavia, quando acontece o escor-regamento entre as duas superfícies, a força de atrito será a dinâmica, geralmente menor do que a força de atrito estática máxima.

 

 

A força externa ao automóvel, que o impulsiona para frente, é usualmente uma força de atrito estático entre as rodas de tração e a pista de rolamento (exceto quando as rodas patinam ou deslizam sobre a pista, quando então vale o atrito cinético) (SILVEIRA, 2012).

Desse modo, quando "pisamos fundo no acelerador" do veículo, ou aden-tramos em uma curva muito fechada, ou com velocidade superior à velocidade em que não ocorre o escorregamento lateral dos pneus sobre a pista, a força de atrito deixa de ser estática, tornando-se dinâmica (Fd), regida pela expressão Fd = μdN, onde μd é o coeficiente de atrito dinâmico. Existindo um escorregamento do pneu-Werlang, R. B. e Silveira, F. L. da 619

 

 

mático em relação à pavimentação, produzem-se pequenas perturbações do ar próximo ao pneu. Logo, o som é gerado pelo fluxo de ar que entra e sai da banda de rodagem dos pneus e pela turbulência do ar em torno do pneu do veículo.

 

Nessa interface, do pneu com o pavimento, existem vários mecanismos de troca de energia, que eventualmente podem irradiar ondas sonoras. Existem ainda características da interface pneu/pavimento que podem amplificar a emissão de ondas sonoras (BERNHARD, 2012).

 

O primeiro mecanismo que discutiremos é o impacto do pneumático com a pavimentação, como mostrado na Fig. 2 (a). Esse impacto pode ser comparado com a percussão de um pequeno martelo de borracha contra a pista de rolamento. Usualmente, tanto o bloco de contato quanto o pavimento são elásticos (recuperam as formas originais depois de terem sofrido compressão), entretanto dissipam ener-gia mecânica na forma de calor e de ondas sonoras (BERNHARD, 2012).

 

Um segundo mecanismo de produção de som, entre o pneu e a pavimenta-ção, corresponde ao fluxo de ar na área de contato entre o pneu e o pavimento, especificamente nas ranhuras, que são comprimidas e distorcidas. O ar arrastado nessas passagens é comprimido e bombeado para dentro e para fora dos caminhos como mostrado na Fig. 2 (b). Devido aos efeitos de compressão e bombeamento do ar para fora das ranhuras do pneu, o som é gerado aerodinamicamente. Esse fenô-meno é semelhante ao do som produzido por palmas (BERNHARD, 2012).

 

Um terceiro mecanismo capaz de gerar som nessa interface é o desliza-mento da borracha sobre o pavimento. Quando o veículo automotor acelera ou freia, na área de contato do pneu com o piso, surgem forças de tração ou frenagem, capazes de distorcer a carcaça do pneu. Pode então acontecer que os blocos do pneumático deslizem sobre o pavimento de forma breve e em seguida parem de escorregar, como ilustrado na Fig. 2 (c). Essa ação de escorregar acontece muito rapidamente e gera tanto o ruído quanto vibração. Tal fenômeno também é obser-vado em ginásios, quando os tênis dos atletas rangem em contato com o piso (BERNHARD, 2012).

Finalmente, porém não menos importante, existe um mecanismo de pro-dução de ondas sonoras, denominado adesão. O contato entre a banda de rodagem do pneu e o pavimento provoca a aderência entre eles (fenômeno de ligação entre as moléculas das duas superfícies em contato). Quando o bloco de borracha do pneumático e o pavimento perdem o contato, como mostrado na Figura 2 (d), exis-te a liberação de energia na forma de som, provocada pela vibração da carcaça do pneu (BERNHARD, 2012). Cad. Bras. Ens. Fís., v. 30, n. 3, p. 614-627, dez. 2013. 620

 

 

 

 

Fig. 2 - Características da interface pneu/pavimento que podem amplifi-car a emissão de ondas sonoras.

 

 

 

Para que possamos entender melhor as derrapagens, precisamos discutir uma característica dos pneumáticos, o desenho da banda de rodagem. Quando possuem ranhuras, os pneus são classificados como pneus de nervura, já os pneus sem nervuras são normalmente nomeados de "slicks" (lisos). Um pneu "slick" é utilizado, unicamente, em piso seco, por oferecer uma maior superfície de contato com o pavimento do que um pneu com nervura, o qual, por sua vez, deve ser utili-zado em pisos molhados.

Os pneus com ranhuras possuem banda de rodagem com formas diferen-tes, cada uma com uma função específica. A banda de rodagem possui uma nervu-ra central, que mantém um contato "circunferencial" do pneu com o piso, propor-cionando manobrabilidade e aderência do pneu com a pista de rolagem. Além disso, possui blocos, também denominados de "biscoitos", responsáveis por pro-porcionar a tração e a frenagem e sulcos que são responsáveis pela drenagem (ex-pulsão) da água e lama. Os drenos são sulcos auxiliares, que levam a água para fora da área de contato do pneu com o solo, aumentando sua aderência em piso molhado, minorando a possibilidade indesejável de aquaplanagem (formação de uma lâmina de água entre a pista e o pneu, capaz de suprimir o atrito da pista com Werlang, R. B. e Silveira, F. L. da 621

 

 

o pneu). As covas são pequenas ranhuras, que auxiliam na dissipação da energia na forma de calor, quando o pneu está aquecido (BRAZIL TIRES, 20

 

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