O Ciclismo de Estrada

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CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA – IFSP – PRC

DISCIPLINA: ELABORAÇÃO DE TRABALHOS ACADÊMICOS (ETRE8)

PROFESSOR: LUÍS HENRIQUE CALABRESI

Ciclismo de Estrada: Análise do arrasto aerodinâmico na performance de atletas de contrarrelógio

GABRIEL ARAÚJO

PC155317-8

Piracicaba

NOV/2018

Sumário

1.        INTRODUÇÃO        3

2.        HIPÓTESE        3

3.        OBJETIVOS        3

3.1. Geral        3

3.2. Específicos        3

4.        JUSTIFICATIVA        4

5.        REVISÃO BIBLIOGRÁFICA        4

5.1. A aerodinâmica e as suas influências na performance dos ciclistas        4

5.2. Posição de pilotagem: otimização da performance e anulação de injúrias        5

5.3. Equipamento: design para redução do arrasto aerodinâmico        6

5.3.1. Quadros        7

5.3.2. Rodas        7

5.3.3. Capacetes        8

6.        MÉTODO        10

7.        CRONOGRAMA        10

8.        CONCLUSÕES        11

9.        BIBLIOGRAFIA        12

 

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1. INTRODUÇÃO

No ciclismo de estrada, um dos maiores desafios da engenharia é diminuir os impactos que a força de resistência do ar tem sobre o movimento linear para frente do conjunto de bicicleta e ciclista. Em linhas gerais, a ciência que estuda a resistência do ar, além de outros assuntos, é a mecânica dos fluidos. Independentemente do objetivo de um ciclista, seja chegar ao topo de um pódio ou simplesmente realizar o trajeto entre sua casa e seu trabalho, ele estará sujeito às implicações da força de resistência do ar. Este trabalho se propõe a tratar da análise dos efeitos do arrasto aerodinâmico na performance de ciclistas de contrarrelógio individual, com base em seu equipamento. Uma análise será feita acerca da geometria de quadros, rodas e capacetes, por meio de revisão bibliográfica. O estudo revelará que a proposição é extremamente complexa devido à complexidade do estudo experimental  e numérico.

1. HIPÓTESE

Há evidências de que é possível encontrar um conjunto de melhores configurações de posição de pilotagem e bicicleta, para os praticantes, amadores ou profissionais, de contrarrelógio individual, considerando os estudos relacionados a aerodinâmica e bike fit.

1. OBJETIVOS

1. Geral

Estudar e analisar os efeitos da força de arrasto aerodinâmico sobre a performance de atletas de contrarrelógio individual, para encontrar a melhor configuração de construção do quadro, rodas e capacete, bem como sua posição ideal de pilotagem.

1. Específicos

• Buscar literatura existente ao redor de estudos sobre aerodinâmica em equipamentos de ciclismo;
• Buscar literatura acerca de bike fitting;
• Analisar correlações de interação entre a aerodinâmica e a construção de quadros, rodas e capacetes;
• Determinar uma configuração ótima de construção e posição de pilotagem.

1. JUSTIFICATIVA

Nos últimos anos, cada vez mais o ciclismo tem tomado maiores proporções e atenção de novos públicos, seja a pessoa que faz o trajeto entre a casa e o trabalho, o atleta recreativo ou até mesmo o atleta de alta performance, fato é que o número de bicicletas aumentou consideravelmente nos últimos anos, principalmente nos grandes centros. Especificamente para os atletas de alta performance, é de suma importância que sejam feitos e disponibilizados estudos acerca de métodos para aproveitar o máximo da potência que estes são capazes de produzir. Da mesma linha de raciocínio, por ser um esporte relativamente novo no país, ainda existe pouco conteúdo de caráter científico e informativo na língua portuguesa do Brasil. Isto posto, o presente estudo justifica-se por disponibilizar informação sobre este esporte com enorme potencial de crescimento e com uma grande base de fãs ao redor do mundo, na língua portuguesa.

1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

1. A aerodinâmica e as suas influências na performance dos ciclistas

Os fundamentos da aerodinâmica que governam as forças contrapostas ao movimento de um corpo são bem conhecidos e modelados na literatura de mecânica clássica. Brunetti (2008) foi hábil em validar o comportamento da fluidodinâmica e modelar as forças de arrasto de superfície e de forma, bem como a força de arrasto total. Crouch et al. (2017) explicaram que a principal resistência ao movimento linear de um ciclista é a força aerodinâmica, demonstrada por Martin et al. (1998), vista na equação 1 a seguir:

        eq. 1[pic 2]

A força aerodinâmica é uma função do coeficiente de arrasto “Cd” e a área frontal do ciclista “A”. Esta força aumenta na proporção da densidade do ar “ρ” e do quadrado da velocidade relativa do vento “U”. Isto quer dizer que, para aumentar a velocidade de deslocamento para frente, um ciclista deve aumentar a potência aplicada à pedivela, o que requer mais gasto de energia, ou então reduzir sua área frontal de modo a diminuir a força de resistência do ar. (CROUCH et al., 2017)