Funcionamento do Kers (em inglês):

http://www.youtube.com/watch?v=UHPrOloikVE

Exemplo de funcionamento do Kers:

http://www.youtube.com/watch?v=h31A4vuhtRI

Introdução:

O Sistema de Recuperação de Energia Cinética, (em inglês Kinetic Energy Recovery Systems) é um sistema de frenagem/travagem usado no mundo do automobilismo, que recupera uma parte da energia cinética gerada pela desaceleração, em vez de toda esta se perder na forma de calor.

O método mais comum de armazenar energia é mediante a eletricidade guardada em baterias ou em supercondensadores. Outro é guardar a energia mecânica num sistema de volante de inércia.

O termo é dado genericamente aos dispositivos que recolhem a energia cinética gerada na desaceleração do carro que seria desperdiçada e, em seguida, a reutiliza. Ao serem acionados os freios a energia do torque resultante normalmente desperdiçada é transformada em eletricidade e levada a um capacitor, o qual alimenta o sistema propriamente dito, o qual, ligado ao eixo de propulsão do motor, faz com que ganhe potência.

Funcionamento:

Um dos fabricantes de KERS é a Flybrid, que desenvolveu um sistema baseado num volante acoplado por embreagem a um câmbio CVT, ligado ao câmbio do carro. O volante, feito de aço e fibra de carbono, gira a mais de 60.000 rpm no vácuo, graças a uma câmara selada, para diminuir o atrito. O equipamento completo pesa 24 kg e é capaz de gerar até 60 kW (pouco mais de 81,5 cv).

  É o controle da relação das polias do câmbio CVT que define quando o sistema armazena ou libera energia. Na desaceleração, o movimento é dirigido ao volante, que acumula energia cinética.

O Flybrid conta com o diferencial de ter um peso bem reduzido, podendo, assim, ser utilizado em carros de competições sem prejudicar demasiadamente o desempenho.

Resumidamente, trata-se de um volante de inércia acoplado a uma transmissão. Com a rotação da peça, um capacitor armazena a energia, que foi guardada no momento da frenagem do bólido, para ser utilizada como um reforço, quando o piloto acionar um botão.

No momento da desaceleração do veículo, um torque resistente é criado pelo sistema, auxiliando na frenagem. A peça, entretanto, além de ajudar na parada do carro, guarda parte da energia desperdiçada, que seria, sem o sistema, transformada em calor e inutilizada. O que foi possível reaproveitar é transferido para o capacitor – alocado à transmissão – por meio de cabos elétricos.

Essa energia é transferida até o sistema propriamente dito, fazendo o volante de inércia girar. A peça, por sua vez, está conectada a um capacitor, que guardará a energia para ser usada quando o piloto pressionar o botão. A carga, armazenada em uma peça com volume de aproximadamente 13 litros, é, então, liberada, auxiliando na aceleração do propulsor.

Utilização:

O KERS foi incluído no regulamento da F-1 para 2009, inicialmente como opcional. O KERS está de volta na temporada 2011.A potência fornecida pelo KERS representa cerca de 10% da potência máxima de um motor de F-1 e deverá ser particularmente útil em ultrapassagens.

Vantagens

Mais potência na hora de acelerar(só que por pouco tempo o KERS pode ser acionado a cada 6 segundos durante a volta). E essa potência é realmente extra, por que não há peso adicional no carro e nem consumo de combustível. O 81,5 cv despejados pelo KERS representam 10% a mais de potência.

Desvantagens:

Apesar de pequeno, o KERS ocupa espaço, e num carro de F-1 não há muito lugar sobrando. Além disso, o KERS pesa-embora não seja o real problema. É a concentração do peso num ponto que pode afetar o desempenho dos carros.
O regulamento da F-1 estabelece um peso mínimo para o carro, medido com o piloto a bordo. O conjunto é mais leve que o peso mínimo aceito, e as equipes recorrem a lastros, pequenos pesos, para chegar ao número permitido. Esses lastros podem ser distribuídos livremente e são posicionados de forma a melhorar a estabilidade do carro. O KERS elimina ou diminui a possibilidade de uso de lastros. Outra desvantagem é o risco de quebras.

Dificuldades encontradas no desenvolvimento

Um problema sério que foi encontrado pelos criadores do sistema, entretanto, foi em relação à altíssima temperatura.O volante de inércia é uma peça maciça de 20 cm que,no caso do Flybrid gira 64 500 rpm. Por isso, a solução encontrada foi colocá-la no vácuo, dentro de um compartimento. Assim, fica resolvido o problema da fricção e o calor não é propagado.

Faltava, aí, descobrir um jeito de levar a energia gerada dentro da peça para a transmissão. Soluções elétricas foram consideradas, mas a força perdida seria muito grande. Por isso, a equipe de desenvolvimento criou um eixo hermético, permitindo que a peça continue no vácuo.

Com o peso da peça, de quase 25 kg, o risco de ferimentos em caso de quebras ou acidentes era real. A solução encontrada foi a utilização de uma carcaça muito robusta e testada em várias adversidades, desde falhas do motor até batidas.

Fontes de pesquisas:

• Revista Racing;
• Wikipedia;
• Artigo de Charles Armstrong-Willians Wilson publicado no Racecar Engineering. 

Angulo de desvio do fio de prumo no hemisfério Sul

Desvio lateral em lançamento vertical

Um objeto é arremessado verticalmente para cima com velocidade V₀ em uma latitude λ. Queremos obter em que posição, tomado o referencial não inercial, O’x’y’z’, mostrado na figura, o corpo cairá.

 

Temos que, no referencial dado, a força resultante é dada por:

 

Onde:

 

Mas considerando que o módulo da posição (r’) medido no referencial não-inercial é muito pequeno, se comparado com R (raio da terra) e admitindo que a terra tem frequencia angular constante podemos desprezar as contribuições das forças centrífuga e de Euler, respectivamente. Observando a força de Einstein indicada, temos que o seu módulo é desprezível, pois o módulo da freqüência angular ao quadrado Ω² é de uma ordem de grandeza muito pequena.

Assim, podemos escrever, que aproximadamente: 

Desenvolvendo a equação em x obtemos:

O tempo de subida e o tempo de descida do objeto são iguais a:

Logo, o tempo total do trajeto, até o corpo tocar o solo novamente é:

Assim, o corpo se deslocou na direção do eixo positivo de x’ de um valor de:

Se o experimento estivesse sendo realizado ao nordeste do globo, como na figura, um corpo jogado para cima com grande velocidade nessa região seria deslocado para o Oeste.