اگر مسابقات فرمول یک را دنبال کرده باشید، حتماً دیده‌اید که هنگام حرکت خودروها با سرعت بالا، جرقه‌هایی از زیر بدنه آن‌ها به زمین برخورد می‌کند. این صحنه‌های هیجان‌انگیز، علاوه بر زیبایی بصری، دلایل فنی و مهندسی دقیقی دارند. ما در این مقاله به بررسی علمی و فنی علت جرقه خودروهای فرمول یک می‌پردازیم.
تا انتها با مجله کی ام سی همراه باشید
چرا خودروهای فرمول یک در پیست جرقه می‌زنند؟
جرقه‌هایی که از سطح زیرین خودروهای فرمول یک مشاهده می‌شود، نتیجه تعامل خودرو با سطح پیست است. این پدیده علاوه بر جنبه‌های بصری جذاب، دلایل فنی و مهندسی مشخصی دارد که در ادامه بررسی خواهیم کرد.
استفاده از پلیت‌های تیتانیومی در کف خودرو
یکی از اصلی‌ترین عوامل ایجاد جرقه در خودروهای فرمول یک، استفاده از صفحات تیتانیومی در قسمت زیرین خودرو است. این صفحات که با نام “اسکی پلیت” (Skid Plate) شناخته میشوند، در نقاط خاصی از کف خودرو نصب شده‌اند تا از آسیب رسیدن به بدنه در اثر تماس با سطح پیست جلوگیری کنند.
تیتانیوم به دلیل مقاومت بالا و سبک‌وزنی، گزینه‌ای ایده‌آل برای این کار محسوب می‌شود. هنگامی که خودرو با سرعت زیاد حرکت می‌کند و کف آن به سطح پیست برخورد می‌کند، این صفحات تیتانیومی در اثر اصطکاک با آسفالت جرقه‌های درخشانی ایجاد می‌کنند که باعث جرقه خودروهای فرمول یک میشوند و در شب یا شرایط نور کم جلوه‌ای فوق‌العاده دارند.
تأثیر داون‌فورس و کاهش ارتفاع خودرو
نیروی رو به پایین یا داون‌فورس (Downforce) یکی از مهم‌ترین عوامل در دینامیک حرکت خودروهای فرمول یک است. این نیرو که توسط اجزای آیرودینامیکی خودرو (مانند بال جلو، بال عقب و دیفیوزر) تولید می‌شود، باعث فشار بیشتر خودرو به سطح زمین شده و چسبندگی لاستیک‌ها را افزایش می‌دهد. این چسبندگی بیشتر به رانندگان امکان می‌دهد تا در سرعت‌های بالا کنترل بهتری بر خودرو داشته باشند.
با این حال، افزایش داون‌فورس موجب کاهش ارتفاع خودرو از سطح زمین می‌شود. در سرعت‌های بسیار بالا، این کاهش ارتفاع به حدی می‌رسد که قسمت‌های زیرین خودرو، ازجمله اسکی پلیت‌های تیتانیومی، با سطح پیست تماس پیدا می‌کنند و در نتیجه جرقه‌هایی ایجاد می‌شود. تیم‌های مهندسی در فرمول یک همواره سعی دارند تا با تنظیم دقیق سیستم تعلیق، تعادل مناسبی بین داون‌فورس، ارتفاع خودرو و عملکرد آیرودینامیکی برقرار کنند.
تأثیر ناهمواری‌های پیست بر ایجاد جرقه
برخلاف تصور عموم، پیست‌های مسابقه‌ای کاملاً صاف و بدون نقص نیستند. هرچند سطح این پیست‌ها نسبت به جاده‌های معمولی بسیار صاف‌تر است، اما همچنان برخی از بخش‌های آن دارای دست‌اندازهای کوچک، تغییرات ارتفاعی و ناهمواری‌های جزئی هستند. این ناهمواری‌ها ممکن است به دلیل تغییرات طبیعی سطح آسفالت، تأثیرات آب‌وهوا یا حتی فشاری که خودروهای مسابقه‌ای طی سال‌ها به پیست وارد کرده‌اند، ایجاد شوند و باعث جرقه خودروهای فرمول یک شوند.
زمانی که یک خودروی فرمول یک با سرعت بسیار زیاد از روی این ناهمواری‌ها عبور می‌کند، ممکن است کف آن به سطح پیست برخورد کند و باعث ایجاد جرقه شود. این پدیده معمولاً در پیست‌های قدیمی‌تر مانند موناکو، اسپای فرانکورشان یا ایمولا بیشتر به چشم می‌خورد، زیرا این پیست‌ها از زمان‌های دور مورد استفاده قرار گرفته و سطح آن‌ها تغییرات قابل توجهی داشته است.
بیشتر بخوانید: بالانس چرخ چیست و چرا انجام آن ضروری است؟
نقش سیستم تعلیق در تماس کف خودرو با سطح پیست
مهندسان خودروهای فرمول یک، سیستم تعلیق را به گونه‌ای طراحی کرده‌اند که راننده بتواند آن را در حین مسابقه به طور مداوم تنظیم کند و ضربات سطح پیست را جذب نماید. حتی با وجود این طراحی پیشرفته، به دلیل شدت نیروهای وارده، تنظیمات خاص تیم‌ها و شرایط پیست، گاهی اوقات بخشی از کف خودرو با زمین برخورد می‌کند. این اتفاق معمولاً در شرایط زیر رخ می‌دهد:
- هنگام عبور از پیچ‌های سریع که نیروی داون‌فورس افزایش می‌یابد.
- هنگام ترمزگیری شدید، به‌خصوص در ورودی پیچ‌ها که نیروی عمودی روی خودرو بیشتر می‌شود.
- در هنگام عبور از روی دست‌اندازهای پیست که باعث تغییر ناگهانی ارتفاع خودرو می‌شود.
در چنین شرایطی، برخورد اسکی پلیت‌های تیتانیومی با سطح پیست منجر به جرقه خودروهای فرمول یک به شکل درخشانی هستند که در تصاویر تلویزیونی بسیار جذاب به نظر می‌رسند.
مقررات FIA و افزایش جرقه‌های قابل مشاهده
فدراسیون بین‌المللی اتومبیل‌رانی (FIA) که نهاد قانون‌گذار مسابقات فرمول یک است، از دهه ۱۹۹۰ مقرراتی را برای طراحی کف خودروها و استفاده از صفحات محافظ تیتانیومی وضع کرده است. این مقررات به دلایل ایمنی وضع شده‌اند تا از کاهش بیش‌ازحد ارتفاع خودروها و خطرات ناشی از آن جلوگیری شود.
علاوه بر این، از سال ۲۰۱۵، FIA قوانین جدیدی را تصویب کرد که استفاده از پلیت‌های تیتانیومی را به‌عنوان بخشی از طراحی خودروها اجباری می‌کند. یکی از اهداف غیررسمی این قانون، افزایش جلوه‌های بصری مسابقات و ایجاد جرقه‌های بیشتری در هنگام برخورد کف خودرو با سطح پیست بوده است. این تغییر باعث شده است که مسابقات جذابیت بیشتری داشته باشند و برای تماشاگران هیجان بیشتری ایجاد کنند.
نتیجه‌گیری
جرقه خودروهای فرمول یک ترکیبی از عوامل مهندسی، آیرودینامیک و قوانین FIA است. صفحات تیتانیومی، داون‌فورس بالا، ناهمواری‌های پیست و سیستم تعلیق همگی در ایجاد این پدیده نقش دارند. این جرقه‌ها نه‌تنها تأثیری بر عملکرد خودرو ندارند، بلکه به افزایش هیجان مسابقات نیز کمک می‌کنند.
