Explicação: binario, potencia e aceleração

[rrrfff]

Pretendo esclarecer a questão: afinal o que é que nos indica melhor a aceleração, o binario ou a potencia?

A resposta é: ambos, mas depende. Num determinado momento, vão obter maior aceleração quanto maior a potencia disponivel, ou binario nas rodas.

No entanto mais binario no motor não se traduz necessariamente em maior aceleração. Isso só é verdade para uma determinada relação (onde mais binario se traduz diretamente em mais potencia).

O que é a potencia?

A potencia é uma taxa de conversão de energia por unidade de tempo. Portanto comecemos por perceber a questão energetica por trás do movimento do carro:

Reparemos que a energia não desaparece. Converte-se. No caso de um carro, a energia do combustivel converte-se em calor (perdas e atritos), energia cinetica e energia potencial.

A primeira é energia "perdida", é o motivo pelo qual gastamos combustivel. As mais relevantes (além das perdas do proprio motor e transmissão) são a resistencia do ar e o calor gerado nas pastilhas sempre que aplicamos os travões.

As outras duas são de certa forma recuperaveis. Por exemplo, se acelerarem até aos 50 km/h e tirarem o pé do acelerador, o carro não para imediatamente, mas continua em movimento graças à energia cinetica que acumulou e só para quando esta energia tiver sido totalmente convertida em calor através das perdas (essencialmente resistencia do ar e atritos). Enquanto que a potencial, se sobem uma colina conseguem depois descê-la sem acelerar (ou a acelerar menos), isto porque estão a reaproveitar a energia potencial.



Então, basicamente, para acelerar um carro temos de criar energia cinetica.

Por exemplo, um carro com 1020 kg a 100 km/h (28 m/s) tem uma energia cinetica (mv²/2) de 1020 kg × (28m/s)² / 2 = 400 000 kg.m²/s² = 400 000 N.m = 400 kJ.

Portanto se queremos acelerar um carro de 1020 kg até 100 km/h em 4 segundos, precisamos de criar 400 kJ de energia cinetica em 4 segundos. Isto corresponde a uma taxa de conversão de energia (potencia) de 100 kJ/s, que é equivalente a 100 kW (repare-se que W = J/s), ou 134 hp.

Resumidamente, acelerar 1020 kg até 100 km/h em 4 segundos, corresponde a criar energia cinetica a uma potencia de 100 kW. Por outro lado metade da potencia corresponderia ao dobro do tempo para atingir essa velocidade.



Conclusão: penso que ficou claro o que significa a potencia e a sua relação com a aceleração: uma dada velocidade corresponde a uma dada energia cinetica, potencia corresponde à velocidade com que conseguimos converter energia, nomeadamente em energia cinetica.

Logo a potencia é um bom indicador do quão rapido conseguimos gerar energia cinetica, ou seja, acelerar. Esta relação é dada por:



O que é o binario?

Comecemos pelo binario à roda.

O binario na roda dá-nos quase diretamente a força com que a roda empurra o asfalto para trás. Que, ignorando a resistencia do ar, corresponde à aceleração do carro.

Fazendo as contas, 100 km/h (28 m/s) em 4 segundos corresponde a uma aceleração media de 7 m/s², o que requer uma força de 7 m/s² × 1000 kg = 7000 kg.m/s² = 7000 N.m. Para uma roda com raio de 25 cm corresponde a um binario na roda de 1750 N.m.

Portanto, com um binario na roda constante de 1750 N.m também conseguimos atingir os 100 km/h em 4 segundos, e da mesma forma, com metade desse binario demorariamos o dobro do tempo.

Conclusão: o binario na roda dá-nos quase diretamente a aceleração do carro. Esta relação é dada por:



Binario na roda vs. binario do motor

O binario no motor pode ser multiplicado ou desmultiplicado. Por exemplo, se por cada duas voltas do motor as rodas derem uma volta, vamos obter o dobro do binario nas rodas.

Por exemplo, o carro do nosso exemplo com binario no motor constante de 437,5 n.M em que por cada 4 voltas do motor as rodas dão uma volta, o binario nas rodas é de 1750 N.m.

Por outro lado, um carro similar com binario no motor constante de 875 n.M mas em que por cada 2 voltas do motor as rodas dão uma volta, o binario nas rodas será o mesmo, e irá conseguir a mesma aceleração de 4 segundos aos 100 km/h.

Portanto, embora o binario no primeiro caso seja metade, a desmultiplicação é o dobro, resultando no mesmo binario nas rodas. Note-se também que o motor irá girar 2 vezes mais depressa, pelo que também resulta na mesma potencia.

Relação binario e potencia

Notemos que:

O binario nas rodas é o produto do binario no motor pela desmultiplicação.

A potencia é o produto do binario no motor pela velocidade do motor.

Uma maior desmultiplicação implica uma maior velocidade do motor.


Isto significa que para ter maior binario nas rodas e consequentemente mais aceleração, é preciso aumentar o resultado do produto entre o binario do motor e a velocidade do motor.

Este é o motivo pelo qual muitas vezes fazemos reduções quando queremos ultrapassar, porque obtemos mais potencia, mesmo que obtenhamos menos binario no motor.

Por exemplo, se o binario no motor é 1000 N.m a 2000 RPM com desmultiplicação de 1, o binario nas rodas é de 1000 N.m e a potencia é de 280 hp.

Se eu fizer uma redução para uma desmultiplicação de 2, o motor passa para as 4000 RPM, mesmo que o binario do motor desça para 750 N.m, o binario nas rodas passa a 1500 N.m, e a potencia também passa a 420 hp.

Ou seja, obtenho maior potencia e binario nas rodas (embora menor binario no motor), e consequentemente maior aceleração.

Conclusões

Mais potencia traduz-se em maior binario à roda e maior aceleração.

Mais binario traduz-se na mesma potencia (e consequentemente binario à roda e aceleração) com menor desmultiplicação.


Um carro com mais potencia consegue acelerar mais rapido (para o seu peso e aerodinamica).

Um carro com mais binario consegue a aceleração sem ser preciso elevar tanto as RPM.


Basicamente a potencia dá-nos aceleração e velocidade maxima, enquanto o binario indica-nos quão rotativo é o motor.

[JonasPower]

Muito bom resumo: simples, directo e conciso. Parabéns e obrigado!

[Pastis]

Mais uma voltinha

[Pastis]

Isto é um jogo portanto prumeira duvida: que marcas de carros vendem carros com uma roda motriz? Só para eu me situar (não vale editar primeiro post senão perda a piada)

[bacalao]

Para ser prático, eu acostumo dizer que aquilo que acelera o carro, é o binário a roda, portanto as relações de caixa ditam a ultima palavra...

Por alguma coisa, de algum tempo para cá, falamos em binário e potencia, dado a diferença que é sentida a conduzir um carro turbodiesel, comparado com os Otto convencionais.

Para o diesel ser alguma coisa, precisa de turbo e afins, consequentemente, os binários elevados.

Podemos tomar como exemplo, a aceleração de um Yaris 1.4D-4D de 90 cv, comparada com um 1.33 VVTi.

Outro exemplo didáctico é comparar um Viper e Corvette com congéneres europeus.

[josemanuel]

tens a certeza dessas contas ?

diz-me quais os carros com binários superiores a 1.000 nm e pelo menos 1 com 1750 nm


" ... Portanto, com um binario na roda constante de 1750 N.m também conseguimos atingir os 100 km/h em 4 segundos, e da mesma forma, com metade desse binario demorariamos o dobro do tempo... "

[whereagles]

mas atenção que o binário e a potência não são constantes.. os motores a combustão têm regimes de entrega máxima, e até chegar lá demora 1-2 segundos.

de modo que olhar às quantidades constantes não chega.. para prever alguma coisa com precisão tem de se ver também as curvas de potência.

seja como for, nada bate fazer o teste na prática

[syncd]

tens a certeza dessas contas ?

diz-me quais os carros com binários superiores a 1.000 nm e pelo menos 1 com 1750 nm


" ... Portanto, com um binario na roda constante de 1750 N.m também conseguimos atingir os 100 km/h em 4 segundos, e da mesma forma, com metade desse binario demorariamos o dobro do tempo... "

Essa frase refere-se ao binário na roda, não ao binário do motor. No seguimento da explicação o rrrfff descreve a relação entre os dois.

Gostei da explicação, parabéns.

[rrrfff]

tens a certeza dessas contas ?

diz-me quais os carros com binários superiores a 1.000 nm e pelo menos 1 com 1750 nm


" ... Portanto, com um binario na roda constante de 1750 N.m também conseguimos atingir os 100 km/h em 4 segundos, e da mesma forma, com metade desse binario demorariamos o dobro do tempo... "

Certezas nunca tenho até uns quantos pares de olhos tiverem passado por cima delas.

Repara que os valores foram escolhidos por simplicidade para facilitar as contas que servem apenas para exemplificar os conceitos.

Mas para ver se fiz as contas de forma correta vamos lá experimentar fazê-las para um Nissan Leaf (escolhido de proposito por ter binario constante e uma unica relação):

Faz 0 aos 100 km/h (28 m/s) em 10 s, o que dá uma aceleração de 2,8 m/s², o que para um peso de 1500 kg requer uma força de 1500 kg × 2,8 m/s² = 4200 kg.m/s² = 4200 N.

Para rodas com raio de 0,32 m dá 4200 N × 0,32 m = 1344 N.m de binario nas rodas.

Com uma relação de 7,94:1, isto requer 169 N.m de binario no motor.


Portanto para estas contas estarem certas, e tendo em conta que ainda há as perdas e a resistencia do vento, o Nissan Leaf tem de ter pelo menos 169 N.m de binario no motor.

Segundo as especificações tem 280 N.m de binario maximo, portanto penso que as contas chegam a valores plausiveis.

[bacalao]

Conclusões

Mais potencia traduz-se em maior binario à roda e maior aceleração.

Mais binario traduz-se na mesma potencia (e consequentemente binario à roda e aceleração) com menor desmultiplicação.


Um carro com mais potencia consegue acelerar mais rapido (para o seu peso e aerodinamica).

Um carro com mais binario consegue a aceleração sem ser preciso elevar tanto as RPM.


Basicamente a potencia dá-nos aceleração e velocidade maxima, enquanto o binario indica-nos quão rotativo é o motor.

A potencia e binário são notificados na rotação onde eles são máximos. Para ser sincero, separar ambos termos não é o mais correcto...

Tens o exemplo de um Yaris 1.4D4-D de 90 cv e um Yaris 1.33 VVTi de 101 cv. O primeiro, faz dos 0-100 mais rapidamente.

Um 5.0 de 500 cv que atinge 8000 rpm, pode ser perfeitamente diferente de um 5.0 de 500 cv que os atinge as 6000 rpm

[rrrfff]

A potencia e binário são notificados na rotação onde eles são máximos. Para ser sincero, separar ambos termos não é o mais correcto...

Tens o exemplo de um Yaris 1.4D4-D de 90 cv e um Yaris 1.33 VVTi de 101 cv. O primeiro, faz dos 0-100 mais rapidamente.

Um 5.0 de 500 cv que atinge 8000 rpm, pode ser perfeitamente diferente de um 5.0 de 500 cv que os atinge as 6000 rpm

Como outro utilizador referiu, o binario e potencia não são normalmente constantes.

Na pratica, vais ter de tentar jogar com a caixa para manter a potencia o mais elevada possivel e assim obter a maior aceleração.

Por esse motivo é perfeitamente possivel que devido à configuração da curva de potencia e da caixa, o carro com pico de potencia mais alto não consiga necessariamente ter mais potencia disponivel ao longo da aceleração do que um com um pico mais baixo.

Isto claro, já sem contar com outros fatores como diferenças de peso e aerodinamica.



Por exemplo, comparemos:
Mercedes-Benz - E-class (W212) - E 250 CDI BlueEFFICIENCY (204 Hp) - Diesel
Mercedes-Benz - E-class (W212) - E 250 CGI BlueEFFICIENCY (204 Hp) - Gasolina

Ambos têm 204 hp, o primeiro tem 500 Nm/1600-1800 rpm fazendo 8,2 s dos 0 aos 100 km/h e o segundo 300 Nm/2000-4500 rpm fazendo 7,8 s.

Como vemos, têm desempenho bastante semelhantes. Podemos ver então as curvas de potencia:



Bastante semelhantes, o que explica o seu desempenho semelhante na aceleração dos 0 aos 100 km/h.

Também percebemos que o segundo (gasolina) é muito mais rotativo.

[eu]

Outra vez isto? Já não foi explorado até ao tutano?

Para quê iniciar novamente a mesma discussão?

[Pastis]

Outra vez isto? Já não foi explorado até ao tutano?

Para quê iniciar novamente a mesma discussão?

Ha pessoa que gostam de falar de bola, outra de troques
é o 2º que ele abre

http://forum.autohoje.com/forum-gera...io-torque.html

[rrrfff]

Nesse topico cometi o erro de assumir que toda a gente percebia o que era o binario e a aceleração e acabou por se perder com offtopic a discutir o que era o binario e potencia.

Portanto aqui está este topico dedicado realmente a explicar o que é o binario e a potencia.

[johndeamon]

Então e a diferença entre potência e consumo já percebeste?

Já agora tens que deixar os sites brasileiros e escrever potência como deve ser..

[sgtscales]

Eu só sei de uma coisa. Quanto maiores forem os valores de potência e binário, melhor!

[bacalao]

Em qual ponto ficamos então, até agora?

[nebuchadnezzar]

Conclusões

Mais potencia traduz-se em maior binario à roda e maior aceleração.

Mais binario traduz-se na mesma potencia (e consequentemente binario à roda e aceleração) com menor desmultiplicação.


Um carro com mais potencia consegue acelerar mais rapido (para o seu peso e aerodinamica).

Um carro com mais binario consegue a aceleração sem ser preciso elevar tanto as RPM.


Basicamente a potencia dá-nos aceleração e velocidade maxima, enquanto o binario indica-nos quão rotativo é o motor.

Parece que acabaste de descobrir isto e estás todo entusiasmado.
Mas tanta coisa que referes tudo correto, é certo e depois espalhaste todo nas conclusões.
Sendo teu amigo ainda te dou a primeira. Mas tens que ressalvar a caixa de velocidades.
A segunda não entendi.
A terceira entras tu próprio em contradição com o exemplo dos Mercedes que apresentas. Mesma potência, acelerações diferentes.
A quarta não tem ponta por onde se lhe pegue. Nem comento.
A quinta, sobre a potência vs aceleração ainda demonstraste o que referes. Sobre a velocidade máxima dizes isso sem qualquer referência ou demonstração. Depois o "binário indica-nos o quão rotativo o motor é"! Não... não entendo... Quer dizer eu entendo... Não, não entendo!

Nota: já sei que a seguir vais ressalvar tudo e mais alguma coisa para as frases ficarem aparentemente certas. Só que as ressalvas fazem-se quando se tiram as conclusões.

[francisco28]

Foi uma explicação bastante boa...mas numa altura em que metade da população é demasiado pobre para ter um veículo e a outra metade está a pensar seriamente em "veículos" propulsionados pelo Pikachu, o timing não foi o melhor.

[rrrfff]

Sendo teu amigo ainda te dou a primeira. Mas tens que ressalvar a caixa de velocidades.

É irrelevante. Já te foi explicado no outro topico, até ficaste sem palavras.

A segunda não entendi.

O que quer dizer é que por exemplo:



O primeiro tem mais binario, logo tem mais potencia disponivel a RPM mais baixas do que o segundo (repara no eixo das RPM).

A terceira entras tu próprio em contradição com o exemplo dos Mercedes que apresentas. Mesma potência, acelerações diferentes.

Estás a confundir potencia maxima com potencia disponivel (curva de potencia).

O que tiver mais potencia disponivel num dado momento é o que consegue maior aceleração, isto claro, para carros similares (mesmo peso, forma, etc).

Já no caso dos tempos dos 0 aos 100 km/h vai depender da curva de potencia e da caixa.

Quanto aos Mercedes, é uma mera diferença de 4,9% (7,8 / 8,2 = 0,951) nos tempos, mas também o mais rapido é 4,9% (1650/1735 = 0,951) mais leve.

A quarta não tem ponta por onde se lhe pegue. Nem comento.

A quarta demonstra-se pelos Mercedes.

O primeiro, a diesel, tem mais binario, mas tem a mesma potencia e aceleração da versão a gasolina, vai é fazê-lo usando gamas de RPM mais baixas do que a versão a gasolina.

A quinta, sobre a potência vs aceleração ainda demonstraste o que referes. Sobre a velocidade máxima dizes isso sem qualquer referência ou demonstração.

Eu expliquei o que é a potencia e ao perceber-se o que é a potencia torna-se evidente que esta é o que determina a velocidade maxima (a curva de potencia em conjugação com a caixa determina a velocidade de ponta).

Quando a potencia maxima disponivel iguala a potencia necessaria para ultrapassar a resistencia do vento e restantes atritos, o carro deixa de ganhar velocidade.

[bacalao]

A caixa é irrelevante? desde quando?

Procura o exemplo de um Yaris 1.4D4-D, comparado com um 1.33 VVTi.

[rrrfff]

Não confundir potencia maxima com potencia disponivel num dado momento.

A potencia disponivel num dado momento já tem em conta a curva de potencia e a caixa.

[Eliselotus]

Epah...lindo!!!