Esta é uma ótima pergunta, pois reúne muitas coisas sobre as quais falamos em outros artigos sobre arrasto. Acontece que existe uma maneira relativamente simples de medir o arrasto de seu carro.

No artigo Como funcionam a força, a potência, o torque e a energia você aprendeu sobre a segunda lei de Newton, que podemos reafirmar como a força (F) sendo igual à massa (m) multiplicada pela aceleração (a).

F = ma ou a = F/m

Essa equação significa que a força aplicada ao carro causará a aceleração deste. Quando você dirige em velocidade constante, a potência produzida no motor é convertida em força nos pneus. A força de arrasto age na direção oposta e é igual à força que o motor gera nos pneus. Como essas forças são iguais e opostas, a força resultante no carro é zero, de modo que o carro mantém sua velocidade constante. Se você retirar a força produzida pelo motor (colocando o carro em ponto-morto, por exemplo), então a única força atuante sobre o carro será o arrasto. Como existe uma força resultante agindo no carro, ele começará a desacelerar.

Se você conseguir medir a massa do carro e a aceleração, é possível determinar a força. Para determinar sua massa, você pode obter o peso do carro em uma balança qualquer com de estrada ou de alguma firma. Além disso, você também pode determinar a aceleração medindo quanto tempo é necessário para o carro diminuir a velocidade quando é colocado em ponto-morto.

Isso irá ajudá-lo a entender um pouco mais sobre as forças que agem no carro antes de realizar a experiência.

A força para impulsionar um carro em uma estrada varia de acordo com a velocidade na qual o carro está se deslocando. Essa força segue a seguinte equação:

força = a + bv + cv2

A letra v representa a velocidade do carro, e as letras a, b e c representam três constantes diferentes:

  • O componente a não depende da velocidade. Esta vem principalmente da resistência ao rolamento dos pneus e do atrito nos componentes do carro, como o das pastilhas de freio ou o atrito dos rolamentos da roda.
  • O componente b também se origina do atrito nos componentes e da resistência ao rolamento dos pneus.
  • O componente c se origina principalmente das coisas que afetam o arrasto aerodinâmico, como a área frontal, o coeficiente aerodinâmico (Cx) e densidade do ar.
O importante nesta equação é que a força sobre o carro aumenta rapidamente em altas velocidades. A força que atua sobre o carro a 110 km/h é muito maior que a força a 95 km/h.

Vamos agora medir a aceleração em um curto intervalo de velocidade. Algo em torno de 4,8 km/h ou 5 km/h deve servir. Faremos esse cálculo em unidades métricas porque são mais fáceis de se trabalhar.

Vamos supor que o seu carro tem uma massa de 2.000 quilogramas (kg), incluindo você e um amigo, e você vai checar a aceleração entre 95 km/h e 100 km/h (o que resulta em uma velocidade média de 97,5 km/h, portanto faça isso em uma auto-estrada em que o limite de velocidade seja alto o suficiente). Você deve escolher uma parte plana da estrada com pouco tráfego em um dia sem vento e sem chuva.

Faça seu amigo acelerar o carro até 105 km/h e prepare seu cronômetro. Peça para ele colocar o carro em ponto-morto para que ele comece a perder velocidade. Quando o carro chegar a 100 km/h, inicie o cronômetro e pare-o quando o carro atingir 95 km/h. Você pode fazer isso várias vezes, indo talvez para uma direção diferente na mesma parte da auto-estrada. Registre todos os tempos e calcule a média.

Vamos supor que o tempo médio foi de 10 segundos. Agora você tem as informações de que precisa para calcular a força de arrasto. Você só tem que fazer algumas conversões: deve-se obter a aceleração em metros por segundo por segundo (m/s2).

O carro perdeu 5 km/h, o que significa 5.000 metros por hora ou 1.389 metros por segundo. O carro levou 10 segundos para diminuir esse tanto, portanto a taxa de desaceleração foi de 0,1389 m/s2.

Você só entra com a massa e a aceleração na equação F = ma para achar a força.

F = 2000 kg x 0,1389 m/s2 = 277,8 N ou 28,3 Kg

Assim, a força nesse carro hipotético a 97,5 km/h é de aproximadamente 30 Kg. Isso também significa que, para fazer o carro andar a 97,5 km/h, o motor deve produzir potência suficiente para gerar 30 Kg de força nas rodas.

Também podemos descobrir quanta potência isso representa. Potência é igual à força multiplicada pela velocidade. Assim, tudo o que precisamos fazer é multiplicar a força em newtons pela velocidade em metros por segundo para obtermos a potência em watts.

A velocidade média do seu teste foi de 97,5 km/h, o que representa 27,1 metros por segundo. Assim, a potência é 277,8 N multiplicado por 27,1 m/s = 7.528 watts ou 7,528 quilowatts, o que representa 10,2 cv de potência.

Aqui estão alguns links úteis