Czy bolid Formuły 1 może jeździć po suficie?

Samochody konstruowane na potrzeby Formuły 1 są niezwykle skomplikowane technologicznie, ale czy tak bardzo, że bolid Formuły 1 może jeździć po suficie? Okazuje się, że tak 🙂 Jak to jest możliwe?

Przepisy Formuły 1

Pierwsza rzecz dotycząca Formuły 1 – rozgrywki podlegają ciągłym regulacjom. Federacja wprowadza nowe przepisy dotyczące bezpieczeństwa, ograniczające manewry na torze, pojemność silnika bolidów, ich masę, ogumienie, ilość pit-stopów… Nie będę nawet zagłębiać się w szczegóły, bo już za chwilę byłyby one nieaktualne. Pewne rzeczy – dotyczące fizycznych zjawisk (a jakże :)) pozostają niezmienne. I to o tym będzie ten post.

Silnik

Jak napisałam – prędkości, masa i moc bolidów podlegają ciągłym zmianom, poszczególne bolidy różnią się także między sobą w zależności od stajni, z której pochodzą. Silniki mają obecnie pojemność 1 600 cmo mocy ok. 750 koni mechanicznych. Obroty silnika zostały ograniczone do 15 tys. obrotów na minutę. Dla porównania – mój Golf 3 z pojemności 1 400 cm3 osiąga zawrotną moc 60 koni mechanicznych a maksymalna liczba obrotów, jaką osiągnęłam w ciągu trzech lat to 4 500 obrotów na minutę – na autostradzie przy wyprzedzaniu autobusu 😀 Jedyne co łączy bolid wyścigowy z moim Golfem to dźwięk – 15 tys. obrotów u niego i 2,5 tys. obrotów u mnie + pordzewiały tłumik dają ten sam charakterystyczny dźwięk pracującej jednostki. Nie do podrobienia z niczym innym 🙂

Prędkości vs. przeciążenia

Jak napisałam wcześniej, maksymalna liczba obrotów jaką miałam w Golfie to 4,5 tys. obr./min. Osiągnęłam to przy prędkości chwilowej 160 km/h, rozpędzając się na drodze od Rzeszowa do Krakowa, czyli w jakieś 2 godziny 🙂 Przyjmuje się natomiast, że bolid Formuły 1 rozpędza się do 160 km/h w ok. 3,5 sekundy. Co ciekawe, ok. 3,5 sekundy zajmuje mu także wyhamowanie do zera z prędkości 290 km/h i to na drodze mniej więcej długości boiska do siatkówki! Wszystko to sprawia, że kierowca podlega przeciążeniom rzędu 5G (czyli pięć razy więcej niż wynosi przyspieszenie ziemskie – dla porównania, w normalnym samochodzie to przeciążenia rzędu 0,4G). Przeciążenia te mogą powodować przemieszczanie się mózgu wewnątrz czaszki, krótkotrwałe niedokrwienia mózgu, niejednakową ilość krwi przepływającą przez serce, nawet omdlenia – zwłaszcza dla kogoś bez odpowiedniego przygotowania fizycznego i wytrzymałościowego. Samo puszczenie pedału gazu w rozpędzonym bolidzie powoduje powstanie przeciążenia rzędu 1G, czyli dwukrotnie większego niż przy naprawdę ekstremalnej i zagrażającej stabilności pojazdu jeździe normalnym samochodem. Jak to jest możliwe? Dzięki ich naprawdę niesamowitej przyczepności.

bolid formuły 1 może jeździć po suficie, czerwony bolid Ferrari
fot. Pixabay

Przyczepność

Podstawową kwestią warunkującą przyczepność czegokolwiek do czegokolwiek jest siła tarcia. Kto pamięta co nieco ze szkoły ten wie, że tarcie definiowane jest jako:

T= f·N

gdzie f – współczynnik tarcia i N – siła nacisku.

Ten pierwszy czynnik zależy od wielu elementów – temperatury, powierzchni opon, rodzaju mieszanki z jakiej je wykonano, czy pada deszcz, czy nie pada, itp. Maksymalnie na suchej nawierzchni w bolidzie Formuły 1 współczynnik tarcia f = 1,7. Dla porównania w zwykłym samochodzie f = 0,8. Tylko, że na tych zwykłych przejedziemy więcej niż 200 km (tyle wynosi mniej więcej żywotność opon w Formule 1 – i to maksymalna).

Na siłę nacisku składa się ciężar samochodu – siła grawitacji oraz siła aerodynamiczna. Pamiętacie post wyjaśniający, dlaczego samolot lata? Dłuższa droga dla strugi powietrza z wyprofilowanej górnej powierzchni skrzydła niż z płaskiego spodu skrzydła powodowała powstanie siły nośnej, skierowanej pionowo do góry. W bolidach sytuacja jest odwrotna. Aerodynamiczne części (skrzydło przednie, tylne i dyfuzor) są tak skonstruowane, że droga jaką musi przebiec struga powietrza jest większa z dołu, niż z góry, dlatego też z dołu powstaje podciśnienie, a z góry – nadciśnienie. W efekcie powstaje siła docisku, skierowana prostopadle w dół. I to głównie ta siła powoduje wielką przyczepność samochodu, umożliwiającą wchodzenie w zakręt z prędkością, z którą mój Golf odleciałby na prostej 🙂

Czy bolid Formuły 1 może jeździć po suficie?

Bolid formuły 1 może jeździć po suficie, zielony bolid odwrócony do góry nogami
fot. Pixabay

Okazuje się, że tak, ale nie od razu. Gdyby postawić bolid do góry nogami na suficie, to by spadł nam na głowę – myślę, że to oczywiste. Przyczepność bolidu jest zależna od ilości powietrza przepływającego przez aerodynamiczne elementy – im większa prędkość, tym więcej powietrza, tym większa różnica ciśnień, tym większa przyczepność. Czyli kiedy bolid Formuły 1 może jeździć po suficie? Szacuje się, że wystarczy rozpędzić bolid do prędkości 180 km/h. Gdyby przy takiej prędkości bolid obróciłby się do góry nogami (np. na specjalnym wyprofilowanym torze lub w tunelu – coś jak Rollercoaster dla bolidów), to siła przyczepności byłaby tak wielka, że umożliwiłaby mu jazdę po suficie. WOW 🙂