Potência & torque

Você aí que tem o costume de ler revistas ou visitar sites sobre automóveis e motocicletas, já deve ter lido lá no meio das matérias, o cara escrever sobre a potência e o torque do veículo. Mas qual a diferença? Quais fatores contribuem para um motor ter mais torque ou mais potência?
POTÊNCIA
Segundo a física clássica: “potência é aquantidade de energia liberada por uma fonte durante uma unidade de tempo”. Deixando aquele monte de termos técnicos e frases indecifráveis de lado, vamos às analogias: Imagine que você está numa pista de atletismo e que irá disputar uma prova de 100 metros rasos contra Usain Bolt. Advinhe quem vai ganhar? Bolt, eu acho. E tudo porque durante aquele ontervalo de tempo entre o disparo da largada e a chegada, ele conseguirá liberar mais energia (potência) do que você. E ele consegue isto, graças à sua musculatura.
No mundo dos automóveis e motocicletas, acontece o mesmo, ganha aquele que tiver o motor mais capacitado, mais potente. Mas neste caso, quem garante a capacidade dos motores, não são músculos, mas sim cilindros, capacidade volumétrica (cilindrada) e principalmente giros do motor. Esta última afirmação é comprovada pela Fórmula 1. Quando a FIA reduziu o “tamanho” dos motores para 2.4 litros e restringiu o número de cilindros a oito, os engenheiros das equipes correram buscar uma forma de se conseguir mais potência com estes motores menores, e a solução, foi aumentar os giros dos motores. Mais RPM = maior potência. Os motores chegaram a incríveis 20.000 rpm e a potência voltou à marca dos 780 hp. Mas em 2009, a FIA restringiu os giros a “apenas” 18.000 rpm. Veja na imagem abaixo, a comparação entre dois carros com motores bem semelhantes:

Mais giros, mais potência

Ambos têm motores com 16 válvulas de abertura variável, mas a vantagem do Honda está em sua capacidade de girar mais vezes por minuto (quase o dobro) e assim gerar  maior potência (também quase o dobro). Ainda não se convenceu? Então vamos à fórmula física:
, que traduzida diz que potência é igual ao torque (T) multiplicado pela rotação do motor (n) sobre 60.75. Ou seja, a potência depende do torque (força) e rotações do motor.
TORQUE

Se potência é a velocidade com que um trabalho é realizado (energia x tempo), torque é a quantidade de força aplicada a este trabalho. A física diz: “o torque é definido a partir da componente perpendicular ao eixo de rotação da força aplicada sobre um objeto que é efetivamente utilizada para fazer ele girar em torno de um eixo ou ponto central, conhecido como ponto pivô ou ponto de rotação”. Ou seja, é a intensidade da força aplicada a uma alavanca que faz um eixo girar. E é o que acontece nos motores: a mistura ar+combustivel explode no cilindro, joga o pistão para baixo e este faz o virabrequim girar e este transmite esta força para as rodas. Veja isto na animação ao lado: a força (torque) que o pistão  irá entregar ao virabrequim vai depender de duas coisas: 1) da intensidade da explosão na câmara de combustão e do peso do próprio pistão.

Isto explica o fato de existirem tantas arquiteturas diferentes para os motores e como isto influencia em seu desempenho. Veja a figura abaixo a comparação entre duas motocicletas com motores bem diferentes:

Agora considere alguns fatos:

1) a KTM apesar de ter um motor 50% maior (990 cc contra 600 cc), mas gera menos potência (104 hp contra 133 hp) do que a  Yamaha.

2) A Yamaha é mais potente, mas tem 30% menos torque do que a KTM (7 kgmf contra 10,6 kgmf)

3) Fora deste contexto, podemos incluir ainda que motores equipados com turbocompressores têm boa faixa de torque a baixos giros.

E agora considere as respostas para estes fatos:

1) a KTM tem um motor maior , mas com volume distribuido em apenas 2 cilindros de 495 cc cada. Já a Yamaha tem motor de 600 cc dividido em 4 cilindros com 150 cc cada um. Se considerarmos que os pistões são feitos do mesmo material, chegaremos à conclusão de que um pistão de 495 cc da KTM é bem mais pesado do que um pistão de 150 cc da Yamaha e sendo assim, o maior peso do cilindro resultará em maior inércia, menos giros por minuto, ao contrário dos cilindros pequenos e leves da Yamaha, que girarão mais rápido e garantirão maior potência.

2) se por um lado os pistões mais pesados da KTM representam menos giros e menor potência, por outro lado este mesmo peso irá resultar em maior força (maior torque). É só imaginar o pistão como um martelo que exerce um golpe, e óbviamente um martelo feito com 495 cc de alumínio golpeará com mais força do que um martelo (pistão) de 150 cc de alumínio. É por isto que o torque da KTM aparece a apenas 6.750 rpm e a Yamaha tem que gritar a 14.500 rpm para mostrar sua força, porque seus martelos (pistões) são muito leves.

3) No caso dos motores turbo, o maior torque se dá por conta da explosão mais intensa dentro da câmara de combustão. O turbocompressor comprime mais ar-combustível na câmara e com isto a explosão é mais intensa, repelindo o pistão com mais força (torque). Os motores turbo-diesel seguem as duas teorias a do peso do pistão (motores diesel tem pistões mais reforçados e pesados devido à maior temperatura em que trabalham) e também à maior intensidade das explosão da combustão, já que trabalham com turbocompressor e maior taxa de compressão para gerar ignição sem uso de velas.

POTÊNCIA DO SER HUMANO

Calma, não tem a ver com aquela potência relacionada ao Viagra, mas à potência em watts que um corpo humano pode gerar: em média 100 W, variando entre 85 W (0,12 hp) durante o sono e 800 W (1,07 hp) durante prática de esportes. E ciclistas profissionais tiveram medições de 2000 W (2,68 hp) de potência realizada para curtos períodos de tempo.