Um projetista deseja fazer um carro de alta performance. Quanto à relação entre diâmetro e curso do pistão você indicaria um motor: Quadrado, Subquadrado ou Superquadrado? Justifique a resposta.

Passo 1

Beleza, a questão pede pra gente indicar que tipo de motor (quadrado, subquadrado ou superquadrado) é mais adequado pra um carro de alta performance, e ainda justificar direitinho. O conteúdo aqui é geometria do motor (relação diâmetro do cilindro × curso do pistão) e como isso afeta potência e rotação. A gente vai precisar saber:
  1. O que é motor quadrado, subquadrado e superquadrado;
  2. Como a geometria do cilindro altera a velocidade do pistão e a capacidade de girar em altas rotações;
  3. Por que, no fim, isso impacta a potência do carro.

Passo 2

Vamos definir rapidinho cada caso (sempre com bore = diâmetro do cilindro, curso = deslocamento do pistão):
  • Motor quadrado: bore = curso.
  • Motor subquadrado: bore < curso.
  • Motor superquadrado (ou oversquare): bore > curso.
A fórmula do volume (cilindrada) de um cilindro é
V = pi , bore^2 ,times, curso4
Mas o que importa aqui não é só o volume; é como o curso afeta a velocidade do pistão.

Passo 3

A velocidade média do pistão num motor que gira a N rpm é dada por
bar v = 2 times curso times N60
Percebe que, pra mesma rotação N, quanto maior o curso, maior a velocidade do pistão? Isso implica mais atrito, mais vibrações e limites mecânicos antes de começar a bater biela/pistão. Motores de alta performance querem girar alto (muitos rpm) pra gerar mais potência, porque potência é torque × rotação.
Num motor superquadrado (bore > curso):
  • O curso é mais curto, então a bar v do pistão cai.
  • Menos atrito e menor esforço mecânico permitem rotações mais altas.
  • Como o diâmetro é grande, cabe maior válvula de admissão/escape, melhorando o enchimento de ar e combustível.
Tudo isso junto faz o motor render mais potência em altas rotações.

Passo 4

Já num motor subquadrado (curso > bore), você tem mais torque em baixas rotações (graças ao braço de alavanca maior do curso), mas o limite de rpm é baixo. Num quadrado fica no meio-termo, mas não é tão ideal para quem quer estourar rotações no tacômetro.

Resposta

Superquadrado.

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