Indycenter responde: por que os carros voam?

Pergunta que entrou em voga novamente depois dos últimos acontecimentos nos treinos livres das 500 milhas. E nada como o nerd do Indy Center Brasil pra ler bagaraio sobre o assunto, posso ajudar a esclarecer um pouco mais as coisas.

Nessa última semana vimos três carros bateram e levantaram voo nos treinos para as 500 milhas de Indianápolis desse ano. Hélio Castroneves foi o primeiro a rodar entre as curvas um e dois, bater, decolar e dar um 180. No dia seguinte, Josef Newgarden fez um movimento muito parecido na batida, e nesse domingo seu companheiro de equipe (e chefe, pois é o dono da CFH) Ed Carpenter levantou voo, mas bateu no alambrado e rodopiou rumo a curva dois.

Apesar de começarem por motivos diferentes, já que Hélio testava um acerto de equilíbrio do carro mais ousado, um corte no pneu de Newgarden o ter levado ao muro e Ed Carpenter simplesmente errar e ir muito pra dentro na curva, o final foi o mesmo: carros com as quatro rodas fora do chão.

Mas por que isso acontece?

Chaparral 2J foi um dos primeiros carros a usar o efeito solo. Alcançou 458 km/h em 1966.

Bem, a culpa está muito ligada ao efeito solo. Muito utilizado na F1 em outros tempos e que é mais utilizado na Indycar para segurar seus carros no chão enquanto alcançam velocidades altíssimas em ovais, esse efeito faz com que os carros fiquem mais grudados ao chão e, ironicamente, é o maior causador das decolagens na Indy.

Esse efeito acontece devido ao formato dos carros da Indy, que pode ser chamado de "asa invertida".

Um carro de costas é igual a uma asa de avião de frente.

Se você reparar bem, um carro da Indycar (principalmente os novos caros DW-12) reparará que a frente do carro está mais distante do chão e é mais baixa, enquanto a parte de trás do carro está mais próxima do chão e é mais alta do que a frente, só não sendo mais alta que o meio do carro.  Esse desenho se assemelha muito a uma asa de avião no seu corte lateral, só que invertido.

Esse formato faz com que a o ar na parte de cima do carro tenha que percorrer uma distância maior que o ar abaixo do carro, criando o fluido de Couette, que dá maior pressão na parte de cima, criando mais pressão aerodinâmica e ajudando o carro a não decolar, além de ajudar a fazer curvas mais rápido. Esse efeito aumenta ainda mais com a velocidade, assim, quanto mais rápido um carro de efeito solo for, maior é o efeito, gerando um ciclo (quanto mais rápido --> mais efeito solo ---> mais rápido).

A chave para o efeito solo na Indy está no assoalho. Um carro de Indy, naturalmente, tem um formato de asa invertida na parte acima dos pneus, mas a parte de baixo do carro não é tão favorável assim. Com isso, tanto a asa dianteira (que deve ser um pouco mais alta do que o resto) quanto o assoalho devem ser perfeitamente desenhados para obter as vantagens do tal efeito.

Entretanto, isso só acontece quando um carro com efeito solo se move de frente. Quando um caro desses vira de costas, o efeito é o contrário, a pressão passa a ser maior embaixo e, em altas velocidades ele alça voo sem dó nem piedade.

Ah, o problema está no efeito solo então??

Bem, não. O efeito solo não é um problema, pelo contrário. Sem ele, a categoria não estaria tão rápida como está, pois esse feito substitui muito bem a pressão aerodinâmica.

Quando se coloca Mais pressão aerodinâmica nos carros, além de ficarem mais lentos de reta devido ao arrasto, essa pressão cria bastante vácuo, favorecendo a ultrapassagem do cara de trás. O efeito solo consegue criar essa pressão pra que o carro consiga fazer bem as curvas e não cria muito arrasto para os carros de trás passarem.

Mas parece que os carros não decolavam tanto assim antigamente??

Virou, voou.

Sim, neste século não houveram tantos voos quanto acontecem recentemente, isso devido a alguns fatores:

O efeito solo era utilizado em praticamente todos os carros, mas não tão utilizado assim. Esse uso veio mais por intermédio da Dallara, que aprimorou seus carros para aproveitar o máximo desse efeito e aumentar a segurança perante os carros da Lola, Reynard, Panoz e Penske. Com isso, os voos por causa do efeito solo são mais proeminentes hoje do que anteriormente.

Raramente não é nunca. Em 2011, Simona decolou.

Esse efeito, como dito anteriormente, é dependente da velocidade. Acidentes como os desse ano eram mais raros pois a velocidade com que eles aconteciam eram consideravelmente menor. 

Até 2011 muito raramente víamos algum carro decolar sozinho dessa forma, com as decolagens acontecendo principalmente por batidas entre carros (como a de Mike Conway em 2010 e o acidente que vitimou fatalmente Dan Wheldon em 2011) ou quando um carro acertava alguma peça maior de outro carro (como o caso de Sam Hornish nos treinos da Indy 500 de 2005, que acertou os detritos do carro de Paul Dana). Mas quase nunca por causa do efeito solo.

O caso que melhor me lembro é o de Simona de Silvestro, durante o quinto dia de treinos livres da 95ª Indy 500, em 2011. A moça teve um vazamento de óleo quando estava a 230 mph, no final da reta oposta, rodou e seu carro "decolou". Apesar de ter subido apenas alguns centímetros acima do chão, foi o suficiente para causar um acidente dos mais feios.

Cadê as asas desse carro???

O terceiro e talvez mais influente fator seja a falta de pressão aerodinâmica. Até esse ano, os carros Dallara tinham uma carga aerodinâmica razoável nos ovais, pois todos os carros da era Indy Racing (os Famosos IR-ano de fabricação) tinham uma considerável carga aerodinâmica que, aliado a velocidades não tão altas assim, fazeam que o efeito solo fosse "seguro".

Com a vinda do DW-12 e seu carro de superspeedway com menor pressão aerodinâmica, o efeito solo não passou a ser tão seguro assim. Os carros, quando viravam de traseira e recebiam uma pancada (seja no muro, seja em outra coisa) levantavam a traseira. Esse era um prenúncio do efeito solo fazendo os carros meio que tirarem as quatro rodas do chão. com os aerokits, tudo o que ajudava o carro a não decolar quando o carro virava de traseira (mais pressão aerodinâmica e velocidades menores) foi ainda mais diminuído, e os carros começaram a decolar.

Ah, então a culpa é do Aerokit!

Bem, não. A culpa é do efeito solo e os kits em nada influenciaram nesse efeito. Tá certo que mais pressão aerodinâmica ajude a substituir a pressão perdida pelo efeito solo e o carro não voe, mas não é o suficiente pra por a culpa neles.

Mas de quem é a culpa?

Creio que de ninguém, é um conjunto de fatores razoável que faz os carros saírem do chão que a culpa se dissolve, e acusar esse ou aquele fator em separado me soa tão ridículo como culpar o circuito de Las Vegas da morte do Wheldon.

MAS EU QUERO CULPAR ALGUÉM NESSA PORRA!!! 

Então, se eu fosse colocar culpa em algo, talvez seja nessa busca por velocidade. Para tal se reduziu drasticamente a pressão aerodinâmica do carro e se aumentou muito a velocidade, daí favorece o carro a voar voar, subir subir.

E tem alguma solução pra eles não mais voarem?

Essa é a pergunta de um milhão de dólares. Soluções até tem (diminuir drasticamente o efeito solo, aumentar bastante a pressão aerodinâmica ou alcançar velocidades menores diminuindo a potência do motor), mas todas elas envolvem redução de velocidade, o que é inviável pra categoria.

Mas eu não sou engenheiro nem aerodinamicista. Espero que os responsáveis da INDYCAR, da Chevy e da Honda encontrem uma solução viável pro caso. Enquanto isso, a categoria faz o que pode pra remediar, já tomou atitudes pra reduzir as velocidades e aumentar a potência dos carros, e eles viraram 226 milhas por hora no treino classificatório. Em 2012 era o suficiente para não ter decolagens, muito provavelmente servirá pra 2015 também.