In che modo la deportanza aiuta un'auto da corsa NASCAR?

Richard Petty ha guidato questa Plymouth Superbird nella Daytona 500 del 1970. L'enorme ala posteriore e la parte anteriore appuntita del Superbird hanno dato un notevole vantaggio aerodinamico. RacingOne / -Getty Images

-Se vuoi davvero conoscere la deportanza nelle corse NASCAR - e lo indoviniamo visto che stai leggendo questo articolo,

lo fai - un posto logico a cui rivolgerti sarebbe lo stesso NASCAR.

In effetti, NASCAR ha raccolto un glossario piuttosto pratico di termini comuni per le corse, incluso uno per la deportanza. Fondamentalmente afferma che la pressione dell'aria che si sposta sulle varie superfici di una macchina da corsa crea "deportanza" o aumento del peso. E mentre la deportanza aumenta l'aderenza degli pneumatici e la velocità in curva, c'è un compromesso significativo: una maggiore deportanza aumenta anche la resistenza, il che riduce le velocità in rettilineo [fonte: NASCAR.com].

-In passato, i team NASCAR erano in grado di guidare veicoli completamente diversi. Infatti; ogni produttore partecipante aveva il suo aspetto in qualche modo unico e riconoscibile. Negli ultimi anni, tuttavia, NASCAR ha tentato di uniformare il campo di gioco standardizzando la forma del corpo che le squadre di corsa sono autorizzate a portare alla competizione. Di conseguenza, la carrozzeria di ogni macchina da corsa NASCAR Sprint Cup è identica indipendentemente dal produttore, ad eccezione della vernice, ovviamente..

La NASCAR's Car of Tomorrow è l'attuale design utilizzato esclusivamente nelle gare NASCAR Sprint Cup. Il design aumenta la sicurezza per il conducente poiché le auto vanno sempre più veloci ogni anno. Ma con l'aumentare della velocità, per motivi di sicurezza, deve aumentare anche la deportanza. Il carico aerodinamico aggiuntivo aumenta la resistenza che agisce per rallentare l'auto.

-Sembra una battaglia infinita della fisica? Ebbene lo è. Quindi daremo un'occhiata a queste forze, in quanto si riferiscono a un'auto da corsa NASCAR, nella pagina successiva.

In NASCAR, le corse dal naso alla coda non lasciano spazio a errori da parte di nessun pilota. Chris Graythen / Getty Images

-Simile al modo in cui la geometria e il biliardo sono strettamente correlati, c'è molta fisica coinvolta nelle corse NASCAR - o in qualsiasi forma di corsa automobilistica, in realtà. Se vuoi un modo semplice per ricordare alcuni dei fattori chiave in NASCAR, ricorda solo le tre D: carico aerodinamico, trascinamento e disegno.

La deportanza è creata dall'aria che si muove sopra la parte superiore dell'auto e la spinge verso il basso verso la superficie della pista. La deportanza aumenta la resistenza. La resistenza è la forza di resistenza che il veicolo subisce dall'aria che spinge contro di esso e il peso aggiuntivo creato dalla deportanza. I conducenti possono ridurre la quantità di resistenza che sperimentano in pista disegnando. Il disegno è quando il conducente B infila il muso della sua auto quasi sotto il paraurti posteriore dell'auto del conducente A per migliorare il flusso d'aria su entrambe le auto. A volte sentirai questa manovra chiamata "correre dal naso alla coda".

Quando si tratta di attaccare le gomme alla pista in curva, la deportanza è sicuramente la più importante delle tre D. Ma il carico aerodinamico non è altrettanto importante sui lunghi tratti rettilinei di pavimentazione che seguono immediatamente le curve. È qui che i conducenti vogliono leggermente meno carico aerodinamico e, di conseguenza, anche leggermente meno resistenza. È un equilibrio delicato, davvero. Un'assenza, o anche una riduzione significativa, di carico aerodinamico potrebbe far sollevare l'auto dalla superficie della pista, un po 'come un aereo che decolla. Quindi come fa il design di una NASCAR a impedire che ciò accada?

Il paraurti anteriore di un'auto da corsa NASCAR è molto basso e anche largo. È davvero più una diga d'aria che un paraurti. Dirige l'aria in movimento sopra la parte superiore dell'auto piuttosto che sotto. Questo crea un'area di bassa pressione sotto l'auto e un'area di alta pressione sopra l'auto. Questo si chiama portanza negativa ed è esattamente l'opposto di come funziona un aeroplano. Dove l'aria si alza su un'ala di aereo, spinge verso il basso su una macchina da corsa.

L'idea è di far fluire la maggior parte dell'aria sopra la parte superiore dell'auto per massimizzare la deportanza. È qui che entra in gioco il cruscotto anteriore. Il muso dell'auto è il più basso possibile ei parafanghi anteriori sono larghi per spingere l'aria in alto e sopra l'auto.

Il problema, come potresti aver già capito, è che questo muso basso con parafanghi svasati presenta molta superficie anteriore per spingere in aria. Come puoi immaginare, questo crea molta resistenza. Se vuoi una dimostrazione di prima mano di cos'è la resistenza, la prossima volta che sei in autostrada, prova a mettere la mano fuori dal finestrino con il palmo rivolto in avanti. Ecco come si sente la resistenza. Quindi, inclina la mano di 90 gradi in modo che il palmo sia rivolto verso la strada. Sentirai subito la differenza. Con una superficie minore rivolta verso il vento, l'aria può scivolare intorno alla tua mano, permettendole di tagliare l'aria molto più facilmente. Puoi anche variare l'angolo della tua mano per causare sollevamento (facendo alzare la mano) o deportanza (facendo abbassare la mano). Quindi, il trascinamento è abbastanza facile da regolare con la mano, ma che dire della messa a punto di un'intera macchina da corsa? Soprattutto uno che viaggia a velocità pari o vicine a 200 mph (322 km / h) su superfici di pista variabili e in condizioni meteorologiche variabili.

-Bilanciare carico aerodinamico e resistenza entro i confini della carrozzeria approvata dalla NASCAR è un trucco che i team devono semplicemente affrontare nel miglior modo possibile. Un modo in cui le squadre traggono il massimo da queste forze in pista è portare la terza D nel mix: il draft. Successivamente, daremo uno sguardo più da vicino alla redazione.

È facile vedere quanto è basso lo splitter sull'auto # 48 di Jimmie Johnson: il bordo inferiore è verde neon. Harry How / -Getty Images

-I piloti dicono sempre di volere più carico aerodinamico in curva. Ciò che significa veramente è che vogliono la massima viscosità negli angoli e la minima resistenza sui rettilinei. È difficile da fare, specialmente quando le squadre di aggiustamento sono autorizzate a rendere il corpo della NASCAR Sprint Cup così piccole.

Ci sono, tuttavia, alcune regolazioni di precisione che le squadre possono apportare, come regolare l'angolo dello spoiler posteriore. Più ripido è l'angolo dell'ala posteriore, maggiore è la deportanza che può aggiungere all'estremità posteriore dell'auto. Questo è ciò che mantiene i pneumatici posteriori ben piantati sul marciapiede. All'estremità anteriore, un pezzo chiamato "splitter" svolge un ruolo simile per mantenere le ruote anteriori attaccate al suolo. Lo splitter è il componente che vedi sul bordo d'attacco di un'auto da corsa NASCAR. Funziona per l'intera larghezza dell'auto, è regolabile e spesso appare come se fosse abbastanza basso da raschiare la superficie della pista.

Ci sono momenti in cui le squadre scelgono di utilizzare il maggior carico aerodinamico possibile. Ad esempio, su percorsi stradali con molte curve e pochissimi tratti rettilinei di pista. Apportando lievi modifiche all'ala posteriore e allo splitter anteriore, è possibile massimizzare il carico aerodinamico, aumentando l'aderenza della vettura in curva.

-Ma la maggior parte delle gare nel programma NASCAR sono su piste ovali ad alta velocità. Quindi, torniamo alla nostra domanda su come bilanciare la deportanza e la resistenza. La redazione può aiutare. La stesura in pista consente al veicolo che segue l'auto di testa di diminuirne la resistenza. L'aria che scorre sopra l'auto anteriore scorre anche sul parabrezza e sul tetto della seconda vettura. È fantastico per la seconda macchina e per qualsiasi macchina che si trova dietro di essa, ma cosa ci guadagna l'auto in testa da tutto questo? Anche l'auto in testa in una coppia di draft ottiene qualcosa dalla manovra. La seconda macchina riduce la resistenza alla pressione dell'auto anteriore. Puoi pensare alla resistenza alla pressione come a una scia di bassa pressione lasciata dall'auto mentre accelera lungo la pista. Questo tipo di scia, tuttavia, spinge effettivamente il veicolo all'indietro. Eliminando la resistenza alla pressione sull'auto in testa, le due auto da traino possono ottenere un vantaggio fino a 5 mph (8 km / h) rispetto a un'auto che gira da solo [fonte: Schirber].

-Una volta apportate le piccole modifiche per la giusta quantità di carico aerodinamico, il pilota ha un buon feeling con la macchina da corsa (e la pista) e forse ha anche esercitato le sue capacità di disegno, c'è davvero solo un modo per sfruttare appieno l'aerodinamica durante la gara: non cadere. È un consiglio logico, giusto? Quando ogni team NASCAR Sprint Cup ha apportato le più piccole modifiche all'aerodinamica del veicolo nel tentativo di ottenere un vantaggio di pochi centesimi di secondo al giro, qualcosa di piccolo come una curva anteriore accartocciata può porre fine alle loro speranze di vittoria quel giorno.

Troppo vantaggio

Durante la fine degli anni '60 e l'inizio degli anni '70, prima della standardizzazione del corpo nella serie NASCAR, il Plymouth Superbird massimizzava la deportanza e riduceva al minimo la resistenza utilizzando un naso lungo e appuntito e un'ala quasi comicamente massiccia sul retro. Il vantaggio aerodinamico del design Superbird si è dimostrato prezioso con l'aumentare delle velocità in pista. Tuttavia, i funzionari della NASCAR imposero rapidamente pesanti restrizioni su queste auto che presto portarono alla loro scomparsa nello sport e anche nella produzione. Il Superbird aveva un aspetto così strano che i concessionari di Plymouth non riuscivano a trovare nessuno per comprarlo, quindi spesso si sedevano su parcheggi auto - indesiderato. Oggi, i Plymouth Superbirds originali sono considerati altamente collezionabili, con prezzi elevati da abbinare!

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fonti

• ESPN.com. "Downforce". 23 luglio 2008. (8 dicembre 2008) http://sports.espn.go.com/rpm/nascar/icons/news/story?id=3430034
• Jim's Garage. "Aerodinamica, carico aerodinamico, effetti al suolo". 18 agosto 2007 (8 dicembre 2008) http://jimsgarage.wordpress.com/2007/08/18/aerodynamics-downforce-ground-effects/
• NASCAR.com. "Glossario NASCAR". (8 dicembre 2008) http://www.nascar.com/kyn/101/glossary/index_all.html
• Schirber, Michael. "La Daytona 500: volare senza lasciare il suolo." Scienza dal vivo. 15 febbraio 2007 (8 dicembre 2008) http://www.livescience.com/technology/070215_nascar_aero.html
• Yager, Bryan. "Aerodinamica nelle corse automobilistiche". NASA. 27 agosto 2001 (8 dicembre 2008) http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Racecar/aerodynamics.htm

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