Tìm hiểu lực downforce

Kỷ lục Thể Thao Tốc Độ

Luật tay đua rookie

Luật tay đua rookie chỉ được đua cho đội đua vệ tinh được áp dụng từ năm 2010 bị bãi bỏ năm 2013. Nhờ đó mà Marc Marquez được đua cho đội đua xưởng Repsol Honda và giành luôn chức vô địch.

Phân bổ downforce trên xe F1 (cánh trước 25%, thân trước 5-10%, thân sau 45%, cánh sau 25%)

1/ Downforce (lực ép xuống) là gì?

Downforce là một lực khí động học theo chiều từ trên xuống dưới chỉ xuất hiện khi một vật thể có hình dạng khí động học (airfoil) chuyển động trong dòng không khí (hoặc khi không khí thổi vào vật thể).

Như vậy khi vật thể không chuyển động (so với không khí) thì sẽ không có lực downforce.

Các hình dạng khí động học thường thấy

2/ Vật thể hình dạng khí động học (hình trên)

Các vật thể có hình dạng khí động học sẽ có downforce cao hơn các vật thể có hình dạng khác.

Trong môn đua xe, thân xe, cánh trước, cánh sau v.v… là các vật thể có hình dạng khí động học. Chúng sẽ tạo ra mức downforce khác nhau. Nhiệm vụ của các kỹ sư là tìm được độ cân bằng downforce tổng thể.

3/ Có loại lực khí động học nào khác?

Lực cản không khí (drag) theo chiều ngang, ngược hướng với chuyển động là một loại lực khí động học khác. Nó chỉ xuất hiện khi chiếc xe chuyển động.

4/ Còn lực nào không phải là lực khí động học?

Đó là các lực cơ bản mà chúng ta được học ở trường phổ thông như:

P: Trọng lực của xe (hướng xuống)

N: Phản lực (hướng lên)

F: Lực kéo (lực động cơ, để làm cho chiếc xe chuyển động)

Fms: Lực ma sát (ngược chiều với lực kéo, làm chậm chuyển động)

Chú thích: Người viết sử dụng thuật ngữ lực khí động học để (hi vọng) người đọc dễ hiểu. Nếu các bạn đọc tài liệu khác thì có thể sẽ không gặp thuật ngữ này.

5/ Lợi ích và tác hại của downforce

Lợi ích:

Một chiếc xe có downforce cao sẽ bị ép vào mặt đường chặt hơn (nói cách khác là tăng độ bám đường), nhờ đó khi ôm cua sẽ không bị văng khỏi góc cua, chiếc xe sẽ ôm cua tốt hơn, tốc độ cua sẽ cao hơn.

Với xe MotoGP, tăng downforce ở thân trước (dùng fairing) còn giúp giảm hiện tượng bốc đầu mỗi khi tăng tốc.

Tác hại:

Downforce cao làm chiếc xe bị chậm lại trên đường thẳng.

Do đó, tùy theo kiểu đường mà các kỹ sư sẽ thiết lập downforce phù hợp cho chiếc xe.
Ở các đường đua ít góc cua như Monza, Redbullring thì cần downforce thấp, để tăng tốc độ trên các đoạn thẳng, có thể hi sinh một chút ở các góc cua.

Ở các trường đua như Monaco, Singapore có nhiều góc cua, nhiều bức tường thì cần downforce cao. Để vào cua tốt, không bị văng ra khỏi góc cua kẻo bị tông rào.

7/ Tình trạng mất downforce

Do chiếc xe F1 ngày càng được tối ưu downforce, nên khi gặp tình trạng mất downforce ví dụ như khi phải chạy sau xe khác hoặc khi gặp gió mạnh (đặc biệt là gió cùng chiều với xe) hoặc khi bị hư hỏng một bộ phận khí động học nào đó thì các tay đua sẽ rất vất vả để có thể điều khiển chiếc xe.

8/ Downforce được tạo ra như thế nào?

Có hai lý thuyết thường được sử dụng để giải thích sự xuất hiện của downforce. Đó là nguyên lý Bernoulli và định luật Newton.

dòng khí màu đỏ phía trên di chuyển chậm và có áp suất cao hơn dòng khí màu đỏ phía dưới

-Giải thích bằng nguyên lý Bernoulli:

Trước khi tiếp xúc với vật thể thì không khí có áp suất bằng nhau ở mọi điểm.

Sau khi gặp vật thể, không khí bị chia ra hai phần, mặt trên và mặt dưới. Không khí ở mặt dưới do bị nén lại nên chúng di chuyển nhanh hơn không khí mặt trên. Do đó áp suất mặt dưới sẽ thấp hơn áp suất ở mặt trên.

Chênh lệch áp suất này tạo ra một lực hướng từ trên (áp suất cao) xuống dưới (áp suất thấp)- chính là downforce.

(trong cuộc sống chúng ta cũng ứng dụng hiện tượng này mỗi khi sử dụng vòi phun nước, để phun nước mạnh hơn thì chúng ta thường dùng tay ép miệng vòi lại)

-Giải thích bằng định luật Newton

Với cách đặt vật thể ở góc nghiêng như vậy thì khi nó di chuyển, nó sẽ tác động một lực vào các phân tử không khí, đẩy chúng chuyển động hướng lên phía trên.

Theo định luật 3 Newton về lực và phản lực, không khí cũng tác dụng một lực ngược lại vào vật thể. Đây chính downforce.

9/ Công thức tính downforce tác dụng lên cánh gió:

D=(1/2)*W*H*F*p*(v^2)

Với:

-D: là downforce

-W: chiều rộng của cánh

-H: chiều cao của cánh

-F: hệ số nâng (phụ thuộc vị trí của cánh, nó nghiêng bao nhiêu so với mặt đường)

-p: mật độ không khí (không khí loãng hay đậm đặc)

-v: tốc độ của vật thể trong dòng không khí

#cungtuy

Thuật ngữ Thể Thao Tốc Độ

Pole

" Vị trí xuất phát đầu tiên "

Bình luận

bình luận