Jak docisk pomaga samochodowi wyścigowemu NASCAR?

Richard Petty prowadził Plymouth Superbird w 1970 Daytona 500. Ogromne tylne skrzydło i spiczasty przód Superbirda dały mu znaczną przewagę aerodynamiczną. RacingOne / -Getty Images

-Jeśli naprawdę chcesz się dowiedzieć o sile docisku w wyścigach NASCAR - zgadujemy, że czytasz ten artykuł,

robisz - logicznym miejscem, w którym można by się zwrócić, byłby sam NASCAR.

W rzeczywistości NASCAR zebrał dość przydatny słownik typowych terminów wyścigowych, w tym jeden dotyczący siły docisku. Zasadniczo stwierdza się, że ciśnienie powietrza poruszające się po różnych powierzchniach samochodu wyścigowego tworzy „docisk” lub zwiększa wagę. I chociaż siła docisku zwiększa przyczepność opon i prędkość na zakrętach, istnieje znaczący kompromis - większy docisk zwiększa również opór, co zmniejsza prędkość na prostej [źródło: NASCAR.com].

-W przeszłości zespoły NASCAR były w stanie prowadzić szalenie różne pojazdy. Prawdę powiedziawszy; każdy z uczestniczących producentów miał swój własny, niepowtarzalny i rozpoznawalny wygląd. Jednak w ostatnich latach NASCAR próbował wyrównać szanse poprzez ujednolicenie kształtu ciała, które zespoły wyścigowe mogą wnosić do zawodów. W efekcie karoseria każdego samochodu wyścigowego NASCAR Sprint Cup jest identyczna niezależnie od producenta - z wyjątkiem oczywiście lakieru..

NASCAR's Car of Tomorrow to obecny projekt używany wyłącznie w wyścigach NASCAR Sprint Cup. Konstrukcja zwiększa bezpieczeństwo kierowcy, ponieważ samochody jeżdżą coraz szybciej każdego roku. Ale wraz ze wzrostem prędkości, ze względów bezpieczeństwa, musi również wzrosnąć siła dociskowa. Dodatkowa siła docisku zwiększa opór, który spowalnia samochód.

-Czy wydaje się to niekończącą się bitwą fizyki? No cóż, tak jest. Więc przyjrzymy się tym siłom, w odniesieniu do samochodu wyścigowego NASCAR, na następnej stronie.

W wyścigach NASCAR nie ma miejsca na błąd żadnego kierowcy. Chris Graythen / Getty Images

-Podobnie jak w przypadku, gdy geometria i bilard są ze sobą ściśle powiązane, w wyścigach NASCAR - a właściwie w jakiejkolwiek innej formie wyścigów samochodowych - zaangażowanych jest wiele fizyki. Jeśli chcesz w łatwy sposób zapamiętać kilka kluczowych czynników w NASCAR, po prostu zapamiętaj trzy D - docisk, opór i szkic.

Siła dociskowa jest wytwarzana przez powietrze poruszające się nad górną częścią samochodu i spychające je w dół w kierunku powierzchni toru. Docisk zwiększa opór. Opór to siła oporu, jakiej doświadcza pojazd od napierającego na niego powietrza, oraz dodatkowa masa, jaką wytwarza docisk. Kierowcy mogą zmniejszyć opór, którego doświadczają na torze wyścigowym, przeciągając. Kreślenie ma miejsce, gdy kierowca B wsuwa nos swojego samochodu prawie pod tylny zderzak samochodu kierowcy A, aby poprawić przepływ powietrza przez oba samochody. Czasami można usłyszeć ten manewr zwany „katarem od nosa do ogona”.

Jeśli chodzi o przyklejenie opon do toru na zakrętach, docisk jest zdecydowanie najważniejszym z trzech D. Jednak siła docisku nie jest tak ważna na długich, prostych odcinkach chodnika, które następują bezpośrednio po zakrętach. Właśnie tam kierowcy chcą nieco mniejszego docisku, a co za tym idzie, nieco mniejszego oporu. To naprawdę delikatna równowaga. Brak - lub nawet znaczna redukcja - siły docisku może spowodować, że samochód oderwie się od nawierzchni, podobnie jak startujący samolot. Jak więc konstrukcja NASCAR zapobiega temu??

Przedni zderzak samochodu wyścigowego NASCAR jest bardzo niski, a także szeroki. To naprawdę bardziej zapora powietrzna niż zderzak. Kieruje poruszające się powietrze nad górną część samochodu, a nie pod spód. Tworzy to obszar niskiego ciśnienia pod samochodem i obszar wysokiego ciśnienia na górze samochodu. Nazywa się to podnoszeniem ujemnym i jest dokładnie odwrotnością działania samolotu. Tam, gdzie powietrze unosi się na skrzydle samolotu, spycha w dół na samochód wyścigowy.

Chodzi o to, aby większość powietrza przepływała przez górną część samochodu, aby zmaksymalizować docisk. W tym miejscu pojawia się przednia część deski rozdzielczej. Przód samochodu jest możliwie najniższy, a przednie błotniki są szeroko rozchylone, aby wypychać powietrze w górę i nad samochód..

Problem, jak być może już się zorientowałeś, polega na tym, że ten niski nos z rozszerzonymi błotnikami ma dużo przedniej powierzchni do przeciskania się w powietrzu. Jak możesz sobie wyobrazić, powoduje to duży opór. Jeśli chcesz zademonstrować z pierwszej ręki, czym jest opór, następnym razem, gdy będziesz na autostradzie, spróbuj wyciągnąć rękę przez okno samochodu z dłonią skierowaną do przodu. Tak właśnie czuje się drag. Następnie odchyl rękę o 90 stopni, tak aby dłoń była skierowana w stronę drogi. Natychmiast poczujesz różnicę. Przy mniejszej powierzchni skierowanej w stronę wiatru powietrze może ślizgać się wokół dłoni, co znacznie ułatwia jej przecinanie. Możesz także zmieniać kąt nachylenia dłoni, aby wywołać uniesienie (powodując uniesienie ręki) lub docisk (powodując zanurzenie ręki). Tak więc opór jest wystarczająco łatwy do dostrojenia ręką, ale co z dostrojeniem całego samochodu wyścigowego? Zwłaszcza taki, który porusza się z prędkością równą lub bliską 200 mil / h (322 km / h) na różnych nawierzchniach toru i w zmiennych warunkach pogodowych.

-Równoważenie siły docisku i oporu w granicach karoserii sankcjonowanej przez NASCAR to sztuczka, z którą zespoły muszą sobie poradzić w najlepszy możliwy sposób. Jednym ze sposobów, w jaki zespoły najlepiej wykorzystują te siły na torze, jest wprowadzenie trzeciego D do miksu - drafting. Następnie przyjrzymy się bliżej kreśleniu.

Łatwo jest zobaczyć, jak nisko znajduje się rozdzielacz w samochodzie Jimmiego Johnsona # 48 - dolna krawędź jest neonowo zielona. Harry How / -Getty Images

-Kierowcy zawsze mówią, że chcą mieć większy docisk na zakrętach. Oznacza to, że chcą maksymalnej lepkości w zakrętach i minimalnego oporu na prostych. To trudne - zwłaszcza, gdy zespoły dostosowawcze mogą sprawić, że korpus NASCAR Sprint Cup jest tak niewielki.

Istnieje jednak kilka precyzyjnych korekt, które zespoły mogą wprowadzić, na przykład regulacja kąta tylnego spojlera. Im bardziej stromy kąt nachylenia tylnego skrzydła, tym większy docisk może dodać do tylnej części samochodu. Dzięki temu tylne opony są mocno osadzone na chodniku. Z przodu element zwany „rozdzielaczem” pełni podobną rolę, utrzymując przednie koła przyklejone do podłoża. Splitter to element, który widzisz na krawędzi czołowej samochodu wyścigowego NASCAR. Przebiega przez całą szerokość samochodu, jest regulowany i często wydaje się, że jest wystarczająco niski, aby zeskrobać nawierzchnię toru.

Są chwile, kiedy zespoły decydują się na jak największy docisk. Na przykład na torach drogowych z dużą ilością zakrętów i bardzo małą liczbą długich, prostych odcinków torów. Dokonując niewielkich zmian w tylnym błotniku i przednim spliterze, można zmaksymalizować siłę docisku, zwiększając przyczepność samochodu na zakrętach.

-Jednak większość wyścigów w harmonogramie NASCAR odbywa się na szybkich, owalnych torach. Wracamy więc do naszego pytania, jak zrównoważyć siłę docisku i opór. Szkicowanie może pomóc. Kreślenie na torze pozwala pojazdowi podążającemu za samochodem prowadzącym zmniejszyć opór. Powietrze przepływające nad przednim samochodem przenosi się bezpośrednio nad przednią szybę i dach drugiego samochodu. To świetnie, jeśli chodzi o drugi samochód i każdy samochód, który akurat za nim jedzie, ale co z tego wszystkiego ma samochód prowadzący? Prowadzący samochód z pary poborowej też coś wymyka z manewru. Drugi samochód ogranicza opór ciśnienia w samochodzie przednim. Możesz wyobrazić sobie opór ciśnienia jako ślad niskiego ciśnienia pozostawiony przez samochód podczas jazdy po torze. Jednak ten rodzaj kilwateru w rzeczywistości ciągnie pojazd do tyłu. Eliminując opór ciśnienia w samochodzie prowadzącym, dwa samochody pobierające mogą uzyskać przewagę do 5 mil / h (8 km / h) nad samochodem wykonującym pojedyncze okrążenia [źródło: Schirber].

-Po wprowadzeniu drobnych poprawek zapewniających odpowiednią siłę docisku, kierowca ma dobre wyczucie samochodu wyścigowego (i toru), a może nawet ćwiczy swoje umiejętności kreślarskie, naprawdę jest tylko jeden sposób, aby w pełni wykorzystać aerodynamikę. podczas wyścigu: nie rozbij się. To logiczna rada, prawda? Kiedy każdy zespół NASCAR Sprint Cup dokonał najmniejszych zmian w aerodynamice pojazdu, starając się uzyskać przewagę zaledwie kilkuset części sekundy na okrążenie, coś tak małego jak zgnieciony przedni róg może zakończyć ich nadzieje na zwycięstwo. ten dzień.

Za dużo korzyści

W późnych latach sześćdziesiątych i wczesnych siedemdziesiątych XX wieku, przed standaryzacją nadwozi w serii NASCAR, Plymouth Superbird zmaksymalizował siłę docisku i zminimalizował opór, używając długiego spiczastego nosa i niemal komicznie masywnego skrzydła z tyłu. Aerodynamiczna przewaga konstrukcji Superbird okazała się cenna wraz ze wzrostem prędkości na torze. Jednak przedstawiciele NASCAR szybko nałożyli ciężkie ograniczenia na te samochody, które wkrótce doprowadziły do ​​ich upadku w sporcie i produkcji. Superbird miał tak dziwny wygląd, że dealerzy Plymouth nie mogli znaleźć nikogo, kto by je kupił, więc często siedzieli na parkingach samochodowych - niechcianych. Obecnie oryginalne Plymouth Superbirds są uważane za wysoce kolekcjonerskie - z pasującymi do nich wysokimi cenami!

Powiązane artykuły

• 10 podstawowych narzędzi członków załogi NASCAR Pit Crew
• Jak działają transmisje NASCAR
• W jaki sposób tor NASCAR zmienia się fizycznie podczas wyścigu?
• Jak działają rowki wyścigowe NASCAR
• Co to jest hipermiling?
• Dlaczego samochód wyścigowy NASCAR jest nazywany „luźnym” lub „ciasnym”?
• Jak działają regulacje klinów NASCAR
• Czy łatwo jest oszukiwać w NASCAR?
• Dlaczego pochylenie jest tak ważne w NASCAR?
• Dlaczego tak trudno jest zrozumieć system kar NASCAR?
• Jak działa harmonogram NASCAR
• Jak działają pieniądze z nagrody NASCAR
• Jak działa szkicowanie NASCAR
• Jaka była dżentelmeńska umowa NASCAR?
• Jak działa inspekcja przed wyścigiem i po wyścigu NASCAR

Źródła

• ESPN.com. „Downforce”. 23 lipca 2008 r. (8 grudnia 2008 r.) Http://sports.espn.go.com/rpm/nascar/icons/news/story?id=3430034
• Garaż Jima. „Aerodynamika, docisk, wpływ gruntu”. 18 sierpnia 2007. (8 grudnia 2008) http://jimsgarage.wordpress.com/2007/08/18/aerodynamics-downforce-ground-effects/
• NASCAR.com. „Glosariusz NASCAR”. (8 grudnia 2008) http://www.nascar.com/kyn/101/glossary/index_all.html
• Schirber, Michael. „Daytona 500: latanie bez opuszczania ziemi”. Nauka na żywo. 15 lutego 2007. (8 grudnia 2008) http://www.livescience.com/technology/070215_nascar_aero.html
• Yager, Bryan. „Aerodynamika w wyścigach samochodowych”. NASA. 27 sierpnia 2001. (8 grudnia 2008) http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Racecar/aerodynamics.htm

-