¿PORQUE CORRE UN F-1? Opciones

[KARNAPLOSKY]

COOOOOOÑO un buen topic si señor

[METEORO]

He visto el siguiente post en la web de www.coches.net, y me ha parecido que puede interesante colgarlo aquí. Pese a que llevo yá un largo tiempo leyendo todo lo que se postea, rezo para que nadie lo haya posteado con anterioridad....
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¿PORQUE CORRE UN F-1?


Nos apoyaremos en dos ecuaciones físicas muy básicas y sencillas para hacernos una buena idea cualitativa de PORQUÉ corre lo que corre un F1. Las ecuaciones son las siguientes:
F = m a , que indica que un cuerpo de masa "m" adquiere una aceleración "a" bajo una fuerza "F".

R = µ N , que expresa la relación entre la fuerza de rozamiento "R" y la carga vertical "N" que soporta un elemento. El valor de esa relación es el coeficiente de adherencia "µ". La aplicación de las ecuaciones (i) y (ii) a un vehículo en marcha se debería hacer bajo la siguiente perspectiva: Un coche de masa "m" bajo una aceleración "a" (que puede ser tanto longitudinal, acelerando o frenando, como lateral, o sea girando) sufre el efecto de una fuerza "F" que viene dada por (i). Esa fuerza debe ser equilibrada por la adherencia que proporcionan los neumáticos, que viene expresada por (ii); es decir:

F = R Cierto es que en realidad la dinámica del vehículo es notablemente más compleja, pero esto nos valdrá para hacernos una buena idea. Al grano: entonces ¿por qué corre tanto un F1? pues básicamente por tres motivos:

Porque pesa muy poco: el peso mínimo de un F1 es de 600kg. Es decir que generando fuerzas "F" (o "R") de pequeño valor, el coche adquiere altas aceleraciones (ecuación (i)).

Pero es que además un F1 puede generar altísimas fuerzas "F" debido a que dispone de una adherencia "R" simplemente alucinante. Es decir es capaz de avanzar en equilibrio bajo aceleraciones "a" altísimas. Y esa altísima adherencia se obtiene por dos motivos básicos:

porque va calzado con unos neumáticos con un coeficiente de adherencia altísimo: hablamos de µ > 2.1. Una auténtica pasada comparados con los µ < 1.2 de los neumáticos hiperdeportivos de modelos de calle, o los µ = 0.9-1.0 de los neumáticos que nosotros usamos en nuestros coches.

y además disponen de una altísima carga aerodinámica (downforce). Esta carga aerodinámica aplasta el coche contra el suelo: es decir aumenta el peso del coche sin aumentar la masa del mismo. O lo que es lo mismo: aumenta la "N" de la ecuación (ii) sin que aumente la "m" de la ecuación (i). Por lo que el equilibrio:

F = R m a = µ N se obtiene para valores de aceleración "a" altísimos.

En una palabra: la downforce aumenta el peso del coche, pero con unos kilos que no tienen inercia (no hay que acelerarlos, ni frenarlos, ni hacerlos girar). Puede resultar paradójico bajo la perspectiva que usamos para "entender" los coches de calle, pero sería posible ver como un F1 (aunque no creo que se de el caso en ningún circuito del mundial actual) pasa a 280km/h por un giro por el que no puede pasar a 160km/h: como la downforce aumenta a medida que aumenta la velocidad, la aceleración alcanzable por el vehículo en equilibrio aumenta a medida que aumenta la velocidad.

Y además un F1 dispone de las condiciones para aprovechar esa adherencia (o lo que es lo mismo es capaz de generar altísimos valores de "F"):

dispone de un motor simplemente brutal: 850cv a 18500rpm (o tal vez más) los mejores.

dispone de un equipo de frenos con una capacidad de retención bestial: capaces de generar pares de frenado de más de 2300mkg (comparadlo con los, aproximadamente, 230mkg de tracción que como máximo proporciona el motor de un F1 en la rueda en primera velocidad, o con los 125mkg de retención máxima que proporciona el motor en las ruedas).

y dispone de unos neumáticos capaces de soportar esos enormes esfuerzos manteniendo sus propiedades.


Tratemos pues ahora de ver CUANTO corre un F1. Y para poder hacernos una mejor idea lo compararemos con el vehículo más extremo matriculable: el Porsche Carrera GT (560cv, 1250kg, frenos de carbono,...). Antes de nada observemos la siguiente gráfica donde se aprecia la adherencia (aceleración) disponible (alcanzable) a diferentes velocidades:


Y ahora comparemos el F1 con el Porsche en diferentes situaciones (las prestaciones del F1 dependerán de la configuración aerodinámica, pero escogemos un setup típico de circuito de media velocidad):

ACELERACIÓN:

F1 Porsche 0-100 km/h 2.8" 3.9" 100-200 km/h 2.7" 5.9"

Observad que el F1 acelera mejor los 100km/h que hay entre 100 y 200 que los que hay de 0 a 100. Ello se debe a que a baja velocidad la adherencia de que dispone es menor que el empuje que el motor es capaz de proporcionar (que ronda puntas capaz de proporcionar al F1 aceleraciones de 2G's (el doble que una frenada a fondo de un coche de calle); fijaros en el gráfico: a baja velocidad no dispone de adherencia para equilibrar 2G's). Es decir no estamos en disposición de aprovechar todo el empuje que el motor es capaz de proporcionar. A medida que la velocidad crece el problema de tracción va desapareciendo: ya que el par de tracción que llega a las ruedas disminuye (a medida que se engranan marchas más altas) al tiempo que el downforce aumenta la adherencia.

Tal vez más representativo sea comparar la aceleración de 0-1000metros con salida parada:

F1: 0-1000m en 14" lo que equivale a casi 260km/h de velocidad media saliendo de parado (!!) en esos 1000 primeros metros.

Porsche: 0-1000m en 22" a una velocidad media de unos 170km/h.

y para hacernos una mejor idea añadimos un coche que todos conocemos el Ibiza 1.8T: 0-1000m en 28" a unos 130km/h de media.

FRENADA: Comparemos la frenada a alta velocidad: de 300 a 100km/h

El F1: en unos 2.5", en un espacio de unos 115 metros; con una potencia equivalente de unos 2700cv (!!)

El Porsche: en unos 5.5", en un espacio de unos 310 metros (!), disipando una potencia de unos 950cv.

Nada comparable con los 400cv de potencia de frenado de un Ibiza como del que hablábamos antes.

GIRO:

Donde un F1 gira a 80km/h el Porsche dificilmente girará más allá de los 65km/h. Como curiosidad señalar que un WRC podría pasar a (mucho) más de 100km/h por ese mismo giro.

Donde un F1 gira a 180km/h el Porsche dificilmente pasará a más de 120km/h.

Donde un F1 vira a 280km/h el Porsche lo pasará (muy) mal para girar a 150km/h.

Realmente no estamos diciendo nada nuevo: las diferencias son tanto más grandes cuanto mayor es la velocidad.

VELOCIDAD MÁXIMA:

El F1 con una configuración como la que venimos hablando se estancará en unos 330-340km/h (con una mínima carga aerodinámica unos 390-400km/h están a su alcance).

Para el Porsche GT anuncian una velocidad máxima de unos 335km/h.

Observamos como el Porsche alcanza la misma velocidad máxima con una potencia mucho menor: la razón es tan simple como que posee un coeficiente de penetración aerodinámico (Cx) mucho mejor: un Cx = 0.40 (más o menos) frente al Cx = 1.0 (más o menos) del F1.

Todo esto se concreta en la siguiente diferencia en una vuelta a un circuito como el de Montmeló: F1 = 80" Porsche = 120" (estimado: segundo arriba, segundo abajo)

O lo que es lo mismo: en el tiempo que el Porsche da 2 vueltas el F1 realiza 3. O en 3 minutos el F1 recorre casi 5km más. O el F1 marca una velocidad media de unos 225km/h frente a los 150km/h del hiperdeportivo de calle. O realizando una sencilla equivalencia matemática: el F1 pasa un 50% más rápido (de media) por todos los puntos del circuito: donde el Porsche pasa a 80 el F1 a 120; donde el de calle pasa a 120 el F1 a 180; donde el Carrera GT a 180 el F1 a 270,...

En resumen: un F1 corre una auténtica pasada.

*********Fuente:

http://rt002mek.eresmas.net/articulos/nrgbrick2.htm