Спорт12-14 г.

Формула 1: науката за скоростта

Как болид от Формула 1 стига над 350 км/ч, защо крилата го притискат към пътя и как питстопът трае под 2 секунди.

Боби Шампиона

Здрасти, Боби е тук! Представи си кола, която теоретично може да кара по тавана на тунел. Звучи като шега, но физиката казва друго. Закопчай колана, тръгваме!

Реши теста

История от живота

На 29 ноември 2020 г., в първата обиколка на Гран При на Бахрейн, болидът на Ромен Грожан се удря в мантинелата с около 190 км/ч. Колата се разцепва на две и избухва в пламъци. Само две години по-рано отборите се оплаквали, че новата защита около главата на пилота, наречена Halo, изглежда грозно. Именно Halo отмества металната ограда от главата на Грожан. Около 28 секунди по-късно той сам излиза от огъня, с изгаряния по ръцете, но жив. Днес никой не казва, че Halo е грозна: инженерите го наричат едно от най-важните изобретения в спорта.

Разбери го стъпка по стъпка

  1. Крилата работят наобратно

    Крилото на самолета е оформено така, че да го вдига нагоре. Крилата на болида са обърнати и натискат колата надолу. Тази сила се казва притискаща сила (downforce). При висока скорост тя е толкова голяма, че на теория надвишава теглото на колата, затова се говори, че болидът може да кара по тавана.

  2. Защо е важно притискането

    Колкото по-силно гумите са притиснати към асфалта, толкова по-голямо е триенето. Повече триене значи, че колата може да влиза в завоите много по-бързо, без да се изплъзне. Минусът: крилата създават и съпротивление на въздуха, което забавя колата на правите.

  3. DRS: копчето за изпреварване (до 2025 г.)

    До края на 2025 г. на някои прави участъци пилотът, който беше на по-малко от 1 секунда зад съперника, можеше да отвори клапа на задното крило. Съпротивлението падаше и колата набираше още около 10 до 20 км/ч. От 2026 г. правилата са нови: крилата на всички коли се регулират на правите, а догонващият получава допълнителна електрическа мощност за изпреварване.

  4. Двигател и спирачки

    От 2014 г. болидите имат малък 1,6-литров турбо двигател V6 плюс електромотори, т.е. са хибриди. Въглеродните спирачни дискове се нагорещяват до над 1000 °C и могат да спрат колата от 200 км/ч до 0 за около 3 секунди. При такова спиране пилотът е натиснат напред със сила около 5 пъти теглото му.

  5. Гумите

    Сухите гуми са напълно гладки (без шарка), за да има максимално много гума върху асфалта. Те работят най-добре, когато са горещи, около 100 °C. Ако завали, отборите слагат гуми с канали, които изхвърлят водата.

Представи си така: Застани пред включен вентилатор и сложи дланта си в струята, като внимаваш да не я пъхаш близо до перките. Ако наклониш дланта с предния край надолу, въздухът я бута надолу. Точно това правят крилата на болида, само че с огромна сила и с цялата кола.

ИнфографикаФормула 1 в числа
Първо състезание за световната титла
13 май 1950 г., Силвърстоун, Англия
Максимална скорост
над 350 км/ч
0 до 100 км/ч
около 2,5 секунди
Двигател
1,6 л V6 турбо + електромотори (от 2014 г.)
Спирачни дискове
над 1000 °C
Най-бърз питстоп (към 2024 г.)
1,80 с, Макларън, 2023 г.
Най-много титли при пилотите
7: Михаел Шумахер и Луис Хамилтън (към 2025 г.)

Решени примери

Защо болидите минават завоите по-бързо от най-бързите спортни коли, които можеш да видиш на улицата?

Защото притискащата сила ги „лепи“ за пистата. Обикновената кола разчита основно на теглото си, а болидът добавя и силата от въздуха. Колкото по-бързо кара, толкова по-силно се притиска.

Колко метра изминава болид за 1 секунда при 300 км/ч?

300 км/ч = 300 000 м за 3600 секунди. 300 000 : 3600 ≈ 83 м. Значи за една секунда колата изминава почти дължината на футболно игрище.

Защо питстопът трябва да е толкова бърз?

Докато колата стои, съперниците карат с пълна скорост. Всяка изгубена секунда значи около 80 м назад. Затова около 20 механици сменят 4 гуми за около 2 секунди, а към 2024 г. рекордът е 1,80 секунди (Макларън, 2023 г.).

Внимавай с тези грешки

  • Във Формула 1 печели само този с най-силния двигател.Двигателите на отборите са доста близки. Огромна разлика правят аеродинамиката, гумите, стратегията за питстопове и пилотът.
  • Пилотите просто седят и въртят волана, не е истински спорт.Пилотите издържат натоварване до около 5-6 пъти теглото си в завои и при спиране, в кабина, където е много горещо. В горещо състезание могат да изгубят 2-3 кг вода с потта. Тренират шията, сърцето и реакциите си всеки ден.
  • По-гладката гума се хлъзга повече.На сух асфалт е обратното: гладката гума допира пътя с по-голяма площ и държи по-добре. Шарка трябва само при вода, за да я изхвърли.

Задачи

Лесни

  1. Изгледай с разрешение на родител кратко видео от питстоп. Преброй колко механици виждаш около колата.

    Подсказка

    Брой само по едната страна и после удвои.

    Отговор

    Около 20 души (по няколко на всяка гума, плюс крикове и други).

  2. Нарисувай болид отстрани и отбележи със стрелки къде въздухът натиска колата надолу.

    Подсказка

    Крилата са в предната и задната част.

    Отговор

    Стрелки надолу при предното и задното крило и под пода на колата.

Средни

  1. Болид кара с 324 км/ч. Колко метра изминава за 1 секунда?

    Подсказка

    Превърни км/ч в м/с, като разделиш на 3,6.

    Отговор

    90 м (324 000 : 3600 = 90).

  2. Пилот губи 0,5 секунди на питстоп спрямо съперника. Ако карат с 288 км/ч, на колко метра зад него ще излезе?

    Подсказка

    Първо намери м/с.

    Отговор

    40 м (288 : 3,6 = 80 м/с; 80 × 0,5 = 40).

Трудни

  1. Състезание има 57 обиколки по 5,4 км. Колко км е цялото състезание? Ако средната скорост е 200 км/ч, колко време приблизително трае?

    Подсказка

    Разстояние = обиколки × дължина; време = разстояние : скорост.

    Отговор

    307,8 км; около 1,54 часа, т.е. около 1 час и 32 минути.

  2. Измисли: защо DRS беше разрешено само когато си на по-малко от 1 секунда зад съперника, а не за всички по всяко време?

    Подсказка

    Помисли кой точно има нужда от помощ.

    Отговор

    За да помага на догонващия да изпревари. Ако всички го ползват винаги, никой няма предимство и изпреварванията пак биха били трудни.

Мини проект · 30 минути

Хартиеният болид и силата на въздуха

Цел: Да видиш как формата на крилото променя посоката, в която въздухът бута предмет.

  1. Вземи лист хартия и го сгъни като малко крило: едната страна да е леко извита.
  2. Сложи крилото на масата и духни силно над него със сламка или сешоар на студено (с възрастен).
  3. Обърни крилото и пак духни. Запиши кога се вдига и кога се притиска към масата.
  4. Направи кола от кибритена кутия или картон с лентички за крила отпред и отзад.
  5. Пусни я по наклонена дъска с и без крила и сравни колко далече стига.

Накрая: Кратка таблица: форма на крилото, какво става (вдига се или се притиска) и защо колите във Формула 1 обръщат крилата.

Тест с точки

10 въпроса, 18 точки, оценка накрая и разбор какво да преговориш.

Започни теста

Още от „Спорт“

Спорт12-14 г.Бейзбол и крикет: игрите с бухалкаНаучи как се играят бейзбол и крикет, по какво си приличат и се различават, и пресметни статистика като истински треньор.Спорт12-14 г.Бокс и правилата на честната играОткриваш как боксът се превърнал от улично сбиване в олимпийски спорт с ясни правила, ръкавици и уважение към съперника.Спорт12-14 г.Голф: играта с най-малката дупкаЗащо в голфа печели този с най-малко удари, какво е пар и бърди и как трапчинките карат топката да лети далеч.Спорт12-14 г.Е-спорт: игра или спортКакво е е-спортът, как тренират професионалните геймъри и защо спорът „игра или спорт“ още не е решен.Спорт12-14 г.Как се прави рекорд в спортаЗащо световен рекорд не е просто най-доброто време: вятър, хронометри, допинг тест и малките сантиметри, които правят историята.Спорт12-14 г.Ръгби и американски футбол: по-различната топкаКак се раждат ръгбито и американският футбол, как се вкарват точки и защо топката е овална.

Всички теми в „Спорт“