Como podemos medir a potência de um motor de automóvel quando você dirige a uma velocidade constante?

Passo 1

O enunciado pergunta como determinar a potência de um motor de automóvel quando ele se mantém em velocidade constante. O conteúdo envolve mecânica clássica (forças de resistência e potência) e métodos práticos de medição (dinamômetro, teste de “coast‐down” ou consumo de combustível).

Passo 2

Lembrando a definição de potência mecânica, em uma dimensão:
P = \frac{\mathrm{d}W}{\mathrm{d}t} = F_{\text{tração}}\;vçã
onde \,F_{\text{tração}}çã é a força aplicada pelo motor sobre o veículo e v é a velocidade.

Passo 3

Em regime permanente (velocidade constante) a aceleração é nula, logo a força de tração do motor equilibra exatamente todas as forças resistivas (arrasto aerodinâmico, rolamento dos pneus, inclinação da via etc.):
F_{\text{tração}} = F_{\text{resistência}}çãê
Logo, a potência necessária para vencer essas resistências é
P = F_{\text{resistência}}\;vê

Passo 4

Para obter numericamente F_{\text{resistência}}ê em uma dada velocidade v, usamos um destes métodos:
  1. Dinamômetro de chassis: mede diretamente o torque e a rotação das rodas, calculando P = T\;\omega e convertendo em F_{\text{resistência}} = T/rê.
  2. Teste de “coast-down”: desconecta o motor, deixa o carro desacelerar de v_1 a v_2, obtém a desaceleração média a e usa
\sum F = m\,a \quad\Rightarrow\quad F_{\text{resistência}}=m\,aê
depois calcula P = m\,a\;v para cada velocidade.
3. Consumo de combustível: mede a vazão mássica \dot m_{\rm fuel} em regime de cruzeiro e usa o poder calorífico Q_{\rm LHV} do combustível para estimar
P\approx \dot m_{\rm fuel}\;Q_{\rm LHV}\times\eta_{\rm motor}
onde \eta_{\rm motor} é a eficiência térmica do motor.

Resposta

A potência em velocidade constante é dada por
P = F_{\text{resistência}}\;v,ê
onde F_{\text{resistência}}ê pode ser obtida em dinamômetro, em teste de coast-down ou via consumo de combustível.

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