Carros de Fórmula 1 - tudo o que você precisa saber sobre eles
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Os carros de Fórmula 1 são a personificação física dos últimos avanços na indústria automotiva. Assistir às corridas oferece a dose certa de emoção por si só, mas os verdadeiros fãs sabem que as coisas mais importantes acontecem fora da pista. Inovação, testes e engenharia lutam para tornar o carro ainda 1 km/h mais rápido.
Tudo isso significa que as corridas são apenas uma pequena parte do que é a Fórmula 1.
E você? Você já se perguntou como um carro de Fórmula 1 é construído? Quais são suas características e por que atinge uma velocidade tão tremenda? Se sim, então você veio ao lugar certo.
Você aprenderá sobre tudo com o artigo.
Carro de Fórmula 1 - elementos estruturais básicos
A Fórmula 1 é construída em torno de alguns elementos-chave. Vamos considerar cada um deles separadamente.
Monocoque e chassis
Os projetistas do carro encaixaram todos os elementos em sua parte principal - o chassi, cujo elemento central é o chamado monocoque.Se um carro de Fórmula 1 tivesse um coração, estaria aqui.
O monocoque pesa aproximadamente 35 kg e realiza uma das tarefas mais importantes - proteger a saúde e a vida do motorista. Portanto, os projetistas fazem todos os esforços para resistir até mesmo a colisões críticas.
Também nesta área do carro há um tanque de combustível e uma bateria.
No entanto, o monocoque está no coração do carro por outro motivo. É lá que os designers montam os principais elementos do carro, tais como:
- unidade de acionamento,
- caixas de engrenagens,
- zonas de moagem padrão,
- suspensão dianteira).
Agora vamos às questões principais: em que consiste um monocoque? Como funciona?
A base é uma moldura de alumínio, ou seja, malha, em forma pouco diferente do favo de mel. Os designers então revestem esse quadro com pelo menos 60 camadas de fibra de carbono flexível.
Esse é só o começo do trabalho, pois depois o monocoque passa por laminação (600 vezes!), sucção de ar a vácuo (30 vezes) e cura final em estufa especial - autoclave (10 vezes).
Além disso, os designers prestam muita atenção às zonas de deformação lateral. Nesses locais, o carro de Fórmula 1 é especialmente vulnerável a colisões e vários acidentes e, portanto, requer proteção adicional. Ainda está no nível monocoque e apresenta uma camada extra de 6 mm de fibra de carbono e náilon.
O segundo material também pode ser encontrado em armaduras corporais. Tem propriedades de absorção de força cinética, por isso também é excelente para a Fórmula 1. Também pode ser encontrada em outras partes do carro (por exemplo, no encosto de cabeça que protege a cabeça do motorista).
painel de controle
Assim como o monocoque é a peça central de todo o carro, o cockpit é o centro do monocoque. Claro, este também é o lugar de onde o motorista dirige o veículo. Portanto, existem três coisas no cockpit:
- braço de cadeira,
- volante,
- pedais.
Outra característica importante deste elemento é o aperto. Na parte superior, a cabine tem 52 cm de largura - o suficiente para caber sob os braços do motorista. No entanto, quanto mais baixo, mais estreito é. Na altura das pernas, o cockpit tem apenas 32 cm de largura.
Por que esse projeto?
Por duas razões muito importantes. Em primeiro lugar, a cabine apertada oferece ao motorista muito mais segurança e proteção contra sobrecargas. Em segundo lugar, torna o carro mais aerodinâmico e distribui melhor o peso.
Finalmente, deve-se acrescentar que o carro de F1 é praticamente propenso a dirigir. O motorista senta-se em uma inclinação com os pés mais altos do que os quadris.
Volante
Se você acha que o volante da Fórmula 1 não é muito diferente do volante de um carro padrão, está enganado. Não se trata apenas do formulário, mas também dos botões de função e outras coisas importantes.
Em primeiro lugar, os designers criam um volante individualmente para um motorista específico. Eles pegam um molde de suas mãos fechadas e, com base nisso, e levando em consideração as sugestões do piloto do rali, preparam o produto final.
Na aparência, o volante de um carro se assemelha a uma versão um tanto simplificada do painel de um avião. Isso porque ele possui muitos botões e maçanetas que o motorista utiliza para controlar diversas funções do carro. Além disso, em sua parte central há um display de LED, e nas laterais há puxadores, que, claro, não poderiam faltar.
Curiosamente, a parte traseira do volante também é funcional. Na maioria das vezes, os shifters de embreagem e remo são colocados aqui, mas alguns motoristas também usam este espaço para botões de função adicionais.
aréola
Esta é uma invenção relativamente nova na Fórmula 1, pois só apareceu em 2018. O que? O sistema Halo é responsável por proteger a cabeça do motorista em um acidente. Ele pesa aproximadamente 7 kg e consiste em duas partes:
- uma estrutura de titânio que envolve a cabeça do piloto;
- um detalhe adicional que suporta toda a estrutura.
Embora a descrição não seja impressionante, o Halo é extremamente confiável. Ele pode suportar a pressão de até 12 toneladas. Para ilustração, este é o mesmo peso para um ônibus e meio (dependendo do tipo).
Carros de Fórmula 1 - Elementos de direção
Você já conhece os blocos básicos de construção de um carro. Agora é hora de explorar o tópico de componentes de trabalho, a saber:
- pingentes,
- ônibus
- freios.
Vamos considerar cada um deles separadamente.
Suporte de suspensão
Em um carro de Fórmula 1, os requisitos de suspensão são ligeiramente diferentes dos carros em estradas normais. Em primeiro lugar, não foi concebido para proporcionar conforto de condução. Em vez disso, deve fazer:
- o carro era previsível
- o trabalho dos pneus foi adequado,
- a aerodinâmica era excelente (falaremos sobre aerodinâmica mais adiante neste artigo).
Além disso, a durabilidade é uma característica importante da suspensão F1. Isso se deve ao fato de que durante o movimento eles são expostos a forças enormes que precisam superar.
Existem três tipos principais de componentes de suspensão:
- interno (incluindo molas, amortecedores, estabilizadores);
- externo (incluindo eixos, rolamentos, suportes de roda);
- aerodinâmico (balancins e caixa de direção) - são ligeiramente diferentes dos anteriores, pois além da função mecânica criam pressão.
Basicamente, dois materiais são usados para fabricar a suspensão: metal para os componentes internos e fibra de carbono para os componentes externos. Desta forma, os designers aumentam a durabilidade de tudo.
A suspensão na F1 é um assunto bastante complicado, pois devido ao alto risco de quebra, deve atender aos rígidos padrões da FIA. No entanto, não vamos nos debruçar sobre eles em detalhes aqui.
Pneus
Chegamos a um dos problemas mais simples das corridas de Fórmula 1 - os pneus. Este é um tópico bastante amplo, mesmo que nos concentremos apenas nas questões mais importantes.
Veja, por exemplo, a temporada de 2020. Os organizadores tinham 5 tipos de pneus para pista seca e 2 para pista molhada. Qual é a diferença? Bem, os pneus de pista seca não têm piso (seu outro nome é slicks). Dependendo da mistura, o fabricante os rotula com símbolos de C1 (mais duro) a C5 (mais macio).
Posteriormente, o fornecedor oficial de pneus Pirelli selecionará 5 tipos do pool de 3 compostos disponíveis, que estarão disponíveis para as equipes durante a corrida. Marca-os com as seguintes cores:
- vermelho (macio),
- amarelo (médio),
- branco (duro).
Sabe-se da física que quanto mais macia a mistura, melhor a adesão. Isso é especialmente importante nas curvas, pois permite que o motorista se mova mais rápido. Por outro lado, o benefício de um pneu mais rígido é a durabilidade, o que significa que o carro não precisa ir para a caixa tão rapidamente.
Quando se trata de pneus de chuva, os dois tipos de pneus disponíveis diferem principalmente em sua capacidade de drenagem. Eles têm cores:
- verde (com chuva leve) - consumo de até 30 l / s a 300 km / h;
- azul (para chuva forte) – consumo até 65 l/s a 300 km/h.
Existem também certos requisitos para o uso de pneus. Se, por exemplo, um piloto avança para a terceira rodada classificatória (Q3), ele deve largar com os pneus com o melhor tempo da rodada anterior (Q2). Outro requisito é que cada equipe use pelo menos 2 compostos de pneus por corrida.
No entanto, essas condições se aplicam apenas a pneus para pista seca. Eles não funcionam quando chove.
Hamulce
Em velocidades vertiginosas, sistemas de frenagem com a quantidade certa de força também são necessários. Quão grande é isso? Tanto que pressionar o pedal do freio causa sobrecargas de até 5G.
Além disso, os carros usam discos de freio de carbono, que é outra diferença dos carros tradicionais. Os discos feitos deste material são muito menos duráveis (o suficiente para cerca de 800 km), mas também mais leves (pesam cerca de 1,2 kg).
Sua característica adicional, mas não menos importante, são os 1400 orifícios de ventilação, necessários porque removem temperaturas críticas. Quando freadas pelas rodas, podem atingir até 1000°C.
Fórmula 1 - motor e suas características
É hora do que os tigres mais amam, o motor de Fórmula 1. Vamos ver em que consiste e como funciona.
Bem, há vários anos, os carros têm sido movidos por motores turboalimentados híbridos V6 de 1,6 litros. Eles consistem em várias partes principais:
- motor de combustão interna,
- dois motores elétricos (MGU-K e MGU-X),
- turbocompressores,
- bateria.
Quantos cavalos a Fórmula 1 tem?
O deslocamento é pequeno, mas não se deixe enganar por isso. O drive atinge uma potência de cerca de 1000 hp. O motor de combustão interna turboalimentado produz 700 cv, com 300 cv adicionais. gerado por dois sistemas elétricos.
Tudo isso está localizado logo atrás do monocoque e, além do papel óbvio da unidade, também é uma parte construtiva. No sentido em que os mecânicos prendem a suspensão traseira, as rodas e a caixa de câmbio ao motor.
O último elemento importante do qual a unidade de potência não poderia prescindir são os radiadores. São três no carro: dois grandes nas laterais e um menor logo atrás do motorista.
Queimando
Embora o tamanho de um motor de Fórmula 1 seja discreto, o consumo de combustível é outra questão. Atualmente, os carros consomem cerca de 40 l/100 km. Para o leigo, esse número parece enorme, mas comparado aos resultados históricos, é bastante modesto. Os primeiros carros de Fórmula 1 consumiam até 190 l / 100 km!
A queda desse resultado vergonhoso se deve em parte ao desenvolvimento da tecnologia e em parte às limitações.
As regras da FIA determinam que um carro de F1 pode consumir no máximo 145 litros de combustível em uma corrida. Uma curiosidade adicional é o fato de que a partir de 2020, cada carro terá dois medidores de vazão que monitoram a quantidade de combustível.
Ferrari contribuiu em parte. É relatado que a Fórmula 1 desta equipe usou áreas cinzentas e, assim, contornou as restrições.
Por fim, mencionaremos o tanque de combustível, por ser diferente do padrão. Que? Em primeiro lugar, o material. O fabricante faz o tanque como se o estivesse fazendo para a indústria militar. Este é outro fator de segurança, pois os vazamentos são minimizados.
caixa de câmbio
O tópico de acionamento está intimamente relacionado à caixa de engrenagens. Sua tecnologia mudou na mesma época que a F1 começou a usar motores híbridos.
O que é típico dele?
Trata-se de uma transmissão de 8 velocidades, semiautomática e sequencial. Além disso, possui o maior nível de desenvolvimento do mundo. O motorista muda de marcha em milissegundos! Para comparação, a mesma operação leva pelo menos alguns segundos para os proprietários de carros comuns mais rápidos.
Se você está no assunto, provavelmente já ouviu o ditado que diz que não há marcha à ré nos carros. Isto é verdade?
Não.
Cada unidade de F1 tem uma marcha à ré. Além disso, sua presença é exigida de acordo com as regras da FIA.
Fórmula 1 - forças g e aerodinâmica
Já mencionamos sobrecargas de freio, mas voltaremos a elas à medida que o tópico da aerodinâmica for se desenvolvendo.
A questão principal, que desde o início vai iluminar um pouco a situação, é o princípio da montagem do carro. Bem, toda a estrutura funciona como uma asa de avião invertida. No sentido de que, em vez de levantar o carro, todos os blocos de construção criam downforce. Além disso, eles, é claro, minimizam a resistência do ar durante o movimento.
O downforce é um parâmetro muito importante nas corridas porque fornece a chamada tração aerodinâmica, que facilita as curvas. Quanto maior for, mais rápido o motorista passará a curva.
E quando o impulso aerodinâmico aumenta? Quando a velocidade aumenta.
Na prática, se você estiver dirigindo com acelerador, será mais fácil dobrar a esquina do que se tomasse cuidado e acelerasse. Parece contra-intuitivo, mas na maioria dos casos é. Na velocidade máxima, a força descendente chega a 2,5 toneladas, o que reduz significativamente o risco de derrapagem e outras surpresas nas curvas.
Por outro lado, a aerodinâmica do carro tem um lado negativo - elementos individuais criam resistência, o que diminui (especialmente em trechos retos da pista).
Elementos-chave de design aerodinâmico
Enquanto os designers trabalham duro para manter todo o carro de F1 alinhado com a aerodinâmica básica, alguns elementos de design existem apenas para criar downforce. É sobre:
- asa dianteira - é a primeira a entrar em contato com o fluxo de ar, por isso o mais importante. Todo o conceito começa com ele, pois ele organiza e distribui toda a resistência entre o resto da máquina;
- elementos laterais - eles fazem o trabalho mais difícil, porque coletam e organizam o ar caótico das rodas dianteiras. Eles então os enviam para as entradas de resfriamento e para a parte de trás do carro;
- Asa Traseira - Coleta jatos de ar de elementos anteriores e os usa para criar downforce no eixo traseiro. Além disso (graças ao sistema DRS) reduz o arrasto em trechos retos;
- piso e difusor - projetado de forma a criar pressão com a ajuda do ar que flui sob o carro.
Desenvolvimento de pensamento técnico e sobrecarga
A aerodinâmica cada vez melhor não só aumenta o desempenho do veículo, mas também o estresse do motorista. Você não precisa ser um especialista em física para saber que quanto mais rápido um carro faz uma curva, maior é a força que age sobre ele.
É o mesmo com a pessoa sentada no carro.
Nas pistas com as curvas mais acentuadas, as forças G chegam a 6G. Isso é muito? Imagine se alguém pressionasse sua cabeça com uma força de 50 kg e os músculos do seu pescoço tivessem que lidar com isso. É isso que os pilotos enfrentam.
Como você pode ver, a sobrecarga não pode ser tomada de ânimo leve.
As mudanças estão chegando?
Há muitos sinais de que ocorrerá uma revolução na aerodinâmica dos automóveis nos próximos anos. A partir de 2022, uma nova tecnologia aparecerá nas pistas de F1 usando o efeito de sucção em vez de pressão. Se isso funcionar, o design aerodinâmico aprimorado não será mais necessário e a aparência dos carros mudará drasticamente.
Mas será mesmo assim? O tempo mostrará.
Quanto pesa a Fórmula 1?
Você já conhece todas as partes mais importantes de um carro e provavelmente deseja saber quanto elas pesam juntas. De acordo com os regulamentos mais recentes, o peso mínimo permitido do veículo é 752 kg (incluindo o motorista).
Fórmula 1 - dados técnicos, ou seja, resumo
Existe uma maneira melhor de resumir um artigo sobre um carro de F1 do que uma seleção dos dados técnicos mais importantes? No final, eles deixam claro do que a máquina é capaz.
Aqui está tudo o que você precisa saber sobre um carro de F1:
- motor - híbrido V6 turboalimentado;
- capacidade - 1,6 l;
- potência do motor - aprox. 1000 cv;
- aceleração para 100 km / h - cerca de 1,7 s;
- velocidade máxima - depende.
Por que “depende das circunstâncias”?
Pois no caso do último parâmetro, temos dois resultados, que foram alcançados pela Fórmula 1. A velocidade máxima no primeiro foi de 378 km / h, recorde esse estabelecido em 2016 em linha reta por Valtteri Bottas.
Porém, houve também outro teste em que o carro, conduzido por van der Merwe, quebrou a barreira dos 400 km / h, mas infelizmente o recorde não foi reconhecido por não ter sido alcançado em duas baterias (upwind e upwind).
Resumimos o artigo ao custo de um carro, porque esta também é uma curiosidade interessante. O milagre da indústria automotiva moderna (em termos de peças individuais) custa pouco mais de US $ 13 milhões. No entanto, lembre-se de que esse é o preço que exclui o custo de desenvolvimento de tecnologia, e a inovação vale mais a pena.
O valor gasto em pesquisas chega a muitos bilhões de dólares.
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