Lendav füüsikatsirkus Lendav füüsikatsirkus : (Võidusõiduautod laes)

Võidusõiduautod laes

Grand Prix’ võistlusel lauget kurvi läbivat autot hoiab teel hõõrdejõud. Kui aga auto liigub liiga kiiresti, osutub hõõrdumine ebapiisavaks ja auto libiseb kurvist välja. Vanasti pidid autod kurve võtma üsna aeglaselt. Uued võidusõiduautod on aga konstrueeritud nii, et nad piltlikult väljendudes surutakse rajale, andes nii rehvidele hea pidamise. Tegelikkuses on see alla vajutamine, mida nimetatakse ka negatiivseks tõsteks, nii tugev, et mõned juhid hooplevad, et suudavad oma autot juhtida ka n-ö pea alaspidi piki lage. Mis põhjustab negatiivset tõstet ja kas võidusõiduautot saab tõesti juhtida rattad ülespoole, nagu seda tehti ulmelise sedaaniga esimeses „Mehed mustas” filmis?

Negatiivne tõste sõltub sellest, kas auto on ainsana rajal, näiteks kiiruskatsel, kuid kogenud juht teab, et negatiivne tõste võib võidusõidu jooksul kaduda. Mis seda kadumist põhjustab?

Vastus Umbes 70% negatiivsest tõstest põhjustab spoiler (neid võib olla ka rohkem kui üks), mis mööduvat õhku ülespoole suunab. Ülejäänud negatiivset tõstet nimetatakse pinnaefektiks ja see on seotud õhuvooluga auto all. Mida kiiremini auto liigub, seda suuremad mõlemad negatiivse tõste osad on. Grand Prix’ võistlustele tüüpilistel suurtel sõidukiirustel on negatiivne tõste suurem kui autole mõjuv gravitatsioon ehk raskuskiirendus. Kui auto sõidaks tavaliselt rajalt laele (seejuures aeglustamata), siis sellises olukorras ületaks suurem negatiivne tõste alla kiskuva gravitatsiooni jõu. Nii et autoga tõesti saab sõita rattad ülespoole, nagu filmis „Mehed mustas”.

Pinnaefekti põhjustab kokkusurutud õhuvool auto all. Kui õhk on pressitud väiksesse läbikäiguruumi auto all, siis õhu kiirus suureneb rõhu arvelt. Niisiis on auto all madalam õhurõhk kui auto peal ja seesama rõhuvahe surubki autot vastu rada. Võidusõidul võib juht vähendada auto õhutakistust, sõites tihedalt eelmise võistleja järel, seda tuntakse tuules sõitmisena. Ent ees liikuv auto rikub jälitava auto all oleva ühtlase õhuvoolu, kõrvaldades nii sellele mõjuva pinnaefekti. Kui taga sõitev juht ei arvesta seda kadumist ja vajalikul moel ei aeglusta, võib auto kurvist välja libiseda.

Chaparral 2J oli üks esimesi võistlusautosid, mis kasutas pinnaefekti ära. Sel oli taga kaks tiivikut, et imeda õhku masina alt ära, samal ajal kui vastu teed hoidev silindriline ääris külgedel takistas sealt õhu juurdevoolu. Madal rõhk auto all hoidis seda kiiretes kurvides rajal ja tiivikutest põhjustatud väljavool minimeeris tavapärast keeriste tekkimist auto taga, vähendades nii õhutakistust. Selle tulemusena oli auto sirgetel märgatavalt kiirem ja kurvides võitmatu. See oli tegelikult nii hea, et sai võistlustel osalemise keelu (mitte headuse, vaid liikuvate aerodünaamiliste osade tõttu).