O princípio de funcionamento do freio baseia-se principalmente no atrito, utilizando pastilhas de freio, discos (ou tambores) de freio e pneus em contato com o solo. A energia cinética do veículo é convertida em energia térmica após o atrito, fazendo com que o carro pare. Um sistema de freios bom e eficiente deve fornecer força de frenagem estável, suficiente e controlável, além de possuir boa capacidade de transmissão hidráulica e dissipação de calor para garantir que a força exercida pelo motorista no pedal do freio seja transmitida de forma completa e eficaz para a bomba principal e as bombas auxiliares, evitando falhas hidráulicas e deterioração dos freios causadas pelo superaquecimento. Existem freios a disco e freios a tambor, mas, além da vantagem de custo, os freios a tambor são muito menos eficientes que os freios a disco.
atrito
"Atrito" refere-se à resistência ao movimento entre as superfícies de contato de dois objetos em movimento relativo. A intensidade da força de atrito (F) é proporcional ao produto do coeficiente de atrito (μ) e da pressão vertical positiva (N) exercida sobre a superfície de atrito, expressa pela fórmula física: F = μN. No sistema de freios, μ representa o coeficiente de atrito entre a pastilha e o disco de freio, e N é a força exercida pelo pistão da pinça de freio sobre a pastilha. Quanto maior o coeficiente de atrito, maior o atrito. No entanto, o coeficiente de atrito entre a pastilha e o disco varia devido ao calor gerado pelo atrito, ou seja, o coeficiente de atrito (μ) varia com a temperatura. Cada tipo de pastilha de freio, devido aos diferentes materiais e curvas de coeficiente de atrito, possui uma temperatura ideal de operação diferente, assim como a faixa de temperatura de operação aplicável. É fundamental conhecer esse fator ao comprar pastilhas de freio.
Transferência da força de frenagem
A força exercida pelo pistão da pinça de freio sobre a pastilha de freio é chamada de força do pedal. Após a força aplicada pelo motorista ao pisar no pedal de freio ser amplificada pela alavanca do mecanismo do pedal, essa força é amplificada pelo sistema de vácuo, utilizando o princípio da diferença de pressão do vácuo para impulsionar a bomba mestra de freio. A pressão do fluido liberado pela bomba mestra de freio utiliza o efeito de transmissão de força por fluidos incompressíveis, que é transmitida a cada bomba auxiliar através da tubulação do freio. O princípio de Pascal é utilizado para amplificar a pressão e impulsionar o pistão da bomba auxiliar, exercendo força sobre a pastilha de freio. A Lei de Pascal refere-se ao fato de que a pressão de um fluido é a mesma em todos os pontos de um recipiente fechado.
A pressão é obtida dividindo-se a força aplicada pela área tensionada. Quando a pressão é igual, podemos alcançar o efeito de amplificação de potência alterando a proporção entre a força aplicada e a área tensionada (P1 = F1/A1 = F2/A2 = P2). Para sistemas de frenagem, a relação entre a pressão total da bomba e a pressão da bomba auxiliar é a relação entre a área do pistão da bomba total e a área do pistão da bomba auxiliar.
