Por que a pressão do ar nos pneus de bicicletas é tão alta?

Uma dúvida muito comum quando se fala de calibragem de pneus é a seguinte: Por que os pneus de bicicletas suportam mais “libras” que os pneus dos carros?

Um erro que muitas vezes ocorre é confundir a pressão dos pneus com a quantidade de ar dentro deles.

A pressão dos gases é definida como a relação entre a força exercida sobre uma determinada superfície e a área desta superfície.

P =  F
       A

Assim, quando falamos de “libras”, estamos nos referindo à pressão que o ar exerce dentro do pneu. Na realidade, não é correto falar apenas “libras” porque esta é uma unidade para massa (1 libra = 0.45359 quilogramas), e não de pressão.

A unidade que mede a pressão do ar dentro dos pneus é, na verdade, a “libra-força por polegada quadrada” (Lbf/pol²). Em inglês, essa unidade é “pound square inch”, sendo muito conhecida como P.S.I. De modo que, geralmente, a pressão recomendada para cada pneu vem especificada na sua lateral, mostrando a quantidade de pressão menor que evita furos e a quantidade maior, que se for ultrapassada, o pneu estoura. Um exemplo desse tipo de informação que aparece na lateral de vários pneus é a mostrada abaixo:

“recommended pressure: 35-65 P.S.I.” ou “keep inflated: 35-65 P.S.I.”

A unidade no sistema internacional para pressão é o pascal (Pa), mas, normalmente, ela não é usada para a calibragem de pneus. Pode ser usada também a unidade “barr”, que corresponde a 14,5 libras por polegada quadrada.

Voltando na fórmula da pressão dada mais acima, note que a área é inversamente proporcional à pressão. Portanto, quanto maior o espaço, menor é a pressão sobre a válvula. No pneu do carro, o espaço que o ar ocupa é maior, diminuindo assim a pressão (cerca de 30 lbs), mesmo tendo mais ar lá dentro que na bicicleta (cerca de 70 lbs).

Uma lei dos gases ideais que comprova isso é a Lei de Boyle, que diz que em uma transformação isotérmica (em que a temperatura não varia), o volume ocupado por um gás é inversamente proporcional à pressão exercida. Isso significa que, por exemplo, se diminuirmos o volume de um sistema pela metade, a pressão exercida pelas moléculas do gás dobrará e assim sucessivamente. O contrário também é verdadeiro, se dobrarmos o valor do volume, a pressão exercida pelo gás irá diminuir pela metade e assim por diante.

Note, porém, que falamos de uma transformação gasosa em que a temperatura é mantida constante, pois a temperatura afeta a pressão exercida pelo gás. É por isso que os fabricantes recomendam que a calibragem dos pneus, principalmente no caso dos carros, seja feita com o pneu frio, isto é, quando o veículo estiver parado por um bom tempo ou rodou no máximo 3 km.

Se calibrarmos o pneu quando ele estiver quente e depois ele esfriar, o ar dentro dos pneus irá se contrair, diminuindo a pressão interna e exigindo uma recalibragem. E se calibrarmos o pneu em um dia muito frio e depois começar a fazer calor, o ar dentro do pneu irá se expandir, aumentando a pressão interna do pneu e desregulando a calibragem.

A lei de Gay-Lussac para as transformações isocóricas ou isovolumétricas (com volume constante) diz que a pressão exercida pelo gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta, ou seja, quanto maior a temperatura, maior será a pressão e vice-versa.

Isso tudo nos mostra que a quantidade de “libras”, isto é, a pressão do ar, depende do volume e da temperatura.

Outro aspecto que diferencia a quantidade de “libras” é que os pneus das bicicletas são bem mais flexíveis que os dos carros e não precisam sofrer grandes deformações porque a distância entre o chão e o aro é pequena. Por outro lado, os pneus dos carros são muito mais rígidos e possuem mais espaço para deformações.