Um dedo é o que você precisa para acionar um freio a disco hidráulico e parar uma bike em poucos segundos. E ainda assim tem que tomar cuidado com a força aplicada e com sua posição na bike, ou os freios podem te jogar no chão!
Comparado com outros tipos de freio, como os freios cantilever, v-brake ou contra pedal, o freio a disco hidráulico é notavelmente forte, com funcionamento suave, que exige pouco esforço e oferece excelente controle de frenagem. Alguns modelos de freio hidráulico chegam a ser bruscos, e podem pegar alguns pilotos desprevenidos. Como esse sistema faz tanta força?
O princípio de Pascal
A física e a química foram e continuam sendo essenciais para a evolução das bicicletas. O freio hidráulico é uma prova disso. Em 1663 foi publicado um tratado do jovem físico francês Blaise Pascal, que havia morrido um ano antes. O tratado falava sobre várias coisas dentro do campo da física. A parte relevante para nosso artigo ficou conhecida como Princípio de Pascal, que diz que “uma variação de pressão provocada num ponto de um fluido em equilíbrio transmite-se a todos os pontos do fluido e às paredes que o contêm.” O que isso significa? Basicamente, que quando se aplica pressão em um fluido – o que inclui líquidos e gases – a pressão se propaga igualmente por todas as partes do fluido.
Para entender melhor, vamos usar o próprio freio hidráulico como exemplo: o freio possui uma alavanca que aplica pressão sobre o fluido do conjunto. No caso dos freios, o fluido pode ser óleo sintético ou mineral. Se a área que recebe pressão tem 1 cm² e recebe 2 kg de pressão, cada centímetro quadrado de toda a área dentro do sistema hidráulico vai receber 2 kg de pressão, igualmente.
Os freios hidráulicos possuem peças chamadas pinças, que possuem dentro de si 2 ou 4 pistões e são empurrados pelo óleo para apertar o disco de freio, diminuindo a velocidade da bicicleta. Se a área de cada pistão que é empurrada pelo óleo tem 2 cm² e a pinça tem 2 pistões, teremos uma área total de 4 cm² recebendo 2 kg de pressão em cada centímetro quadrado. Multiplicando, teremos 8 kg de pressão sendo aplicados no disco de freio.
Uma nota importante: esse processo depende da compressibilidade do fluido, ou seja, de quanto dá para comprimir o líquido ou gás. Se o fluido sofre compressão, a força aplicada acaba no próprio fluido, e não é transmitida com eficiência às paredes do sistema. Por isso, para um sistema hidráulico funcionar corretamente, é necessário usar um fluido incompressível. Esses fluidos não sofrem compressão – independente da pressão aplicada, o volume do fluido continua o mesmo.
A água é um desses fluidos. Mas como a água não é viscosa, fica difícil de segurar ela dentro de um sistema sob alta pressão. Ainda mais se esse sistema sair andando por aí, em diferentes condições climáticas e recebendo vibração e impactos. Por isso, em sistemas hidráulicos, os protagonistas são óleos, tanto de origem mineral ou sintética, que são mais facilmente contidos dentro do sistema. Existem outros fatores que tornam os óleos mais apropriados para essa tarefa, mas esse assunto fica para outra hora.
Empurrãozinho
Há mais um motivo para a impressionante força do freio: a alavanca. Lembra daqueles desenhos animados em que o personagem tentava empurrar uma pedra grande usando uma vara apoiada sobre uma pedra menor? Isso funciona! O matemático Arquimedes declarou: “Dê-me uma alavanca e um ponto de apoio, e moverei o mundo.”
A alavanca multiplica força, e também multiplica movimento. Se você colocar uma régua de 30 cm apoiada exatamente na linha dos 10 cm, terá 10cm para um lado e 20cm para o outro. Se movimentar a ponta dos 10cm (menor) 0,5 cm para baixo, a ponta dos 20cm (maior) se movimentará 1 cm para cima, ou seja, o dobro. Meio óbvio, não?
O ponto é que a força também é proporcional ao comprimento da alavanca. Vamos utilizar o mesmo esquema da régua: se colocarmos um objeto na ponta maior e erguermos ele empurrando a ponta menor, teremos de fazer o dobro de força, por que a ponta em que estamos aplicando essa força é menor. O contrário também é verdade! Se colocarmos o objeto na ponta menor e movimentarmos a ponta maior, teremos de fazer apenas metade da força. Esse instrumento simples, mais muito eficiente, complementa o sistema hidráulico do freio, tornando-o ainda mais potente e fácil de usar.
Vamos juntar tudo: se a alavanca do freio tem 10cm + 1 cm depois do ponto de apoio, ao aplicar uma força de 2kg, teremos uma força resultante de 20kg. Esses 20kg de força podem ser multiplicados várias vezes dentro do sistema hidráulico. Suponhamos que essa multiplicação seja de 4 vezes: obtemos 80kg de pressão para frear, e isso em apenas um freio!
Com isso, temos uma verdadeira máquina de parar bicicletas. É por isso que os freios hidráulicos conquistam tantos ciclistas ao redor do mundo!
