Qual è il metodo di funzionamento di un’auto da Formula 1?

Le auto monoposto da Formula 1 sono delle meraviglie dell’ingegneria, progettate per raggiungere velocità elevatissime sfruttando al massimo l’aerodinamica e i materiali più sofisticati. Esaminiamo nel dettaglio i componenti chiave di queste straordinarie macchine.

Partiamo dall’aerodinamica, fondamentale per aumentare l’aderenza delle auto al suolo durante le curve e garantire una maggiore stabilità ad altissime velocità. Le forme delle vetture da Formula 1 sono studiate per generare una carica aerodinamica che spinge l’auto verso il basso, permettendole di affrontare le curve a velocità elevate.

Le sospensioni di queste auto sono progettate per massimizzare l’aderenza delle ruote al terreno in ogni situazione di guida, consentendo alla vettura di rimanere stabile anche durante brusche variazioni di direzione. I freni sono fondamentali per assicurare una rapida e efficace riduzione della velocità in prossimità delle curve, grazie all’impiego di materiali altamente performanti come la fibra di carbonio.

Il motore termico è il cuore pulsante della vettura, un capolavoro di ingegneria in grado di erogare potenze incredibili. Inoltre, le auto da Formula 1 sfruttano anche l’energia proveniente dall’impianto elettrico, che alimenta il motore elettrico supplementare, ideale per fornire una spinta extra nelle fasi di accelerazione.

Il cambio di queste vetture, infine, è incredibilmente sofisticato, in grado di cambiare marcia in frazioni di secondo, migliorando ulteriormente le prestazioni dell’auto. E per pilota c’è il volante, il quale è dotato di comandi multifunzione per gestire tutte queste importanti componenti durante le gare.

In breve, le singole parti di un’auto da Formula 1 sono studiate e progettate in maniera impeccabile, per offrire prestazioni straordinarie al pilota e consentirgli di affrontare le piste a velocità mozzafiato.

Il volante

Il volante della Formula 1 non è rotondo, ma ha una forma particolare con diverse prese d’aria lungo il perimetro. Ma perché? I piloti non tolgono quasi mai le mani dal volante quando sterzano, quindi la forma non ha bisogno di essere circolare e occupa anche meno spazio all’interno della vettura.

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Sul display, che è personalizzabile, si trovano le informazioni più importanti come la marcia inserita, i tempi sul giro, la temperatura degli pneumatici, dei freni e la velocità media, insieme a tanti altri parametri. L’incredibile numero dei pulsanti e delle manopole permette ai piloti di operare una serie di modifiche durante la gara, regolando vari aspetti della vettura in base alle esigenze del momento.

Aerodinamica

L’auto in movimento attraversa l’aria, e l’ala anteriore curva verso l’alto costringe una parte dell’aria a salire. Ciò crea una zona di alta pressione sopra l’ala e una di bassa pressione sotto di essa, generando quella che nel gergo automobilistico viene chiamata “downforce”, una forza che spinge la vettura verso il terreno aumentandone l’aderenza.

Ma l’aspetto più incredibile e cruciale dell’aerodinamica avviene nel piccolo spazio tra la parte inferiore della vettura e la pista, in quello che viene chiamato “effetto suolo”. Il fondo dell’auto è progettato per creare una bassa pressione al di sotto della vettura, generando una forza incredibile che la schiaccia verso il basso.

L’aria, essenziale per il raffreddamento, entra nelle pance laterali e attraversa il veicolo per poi uscire sotto l’ala posteriore. Quest’ultima, curvata verso l’alto, svolge un ruolo critico nella generazione di downforce. Nel video approfondiamo anche alcuni aspetti legati al DRS.

Un sistema innovativo per la sospensione dei veicoli

Le sospensioni di un’auto da Formula 1 sono estremamente diverse da quelle di un’automobile ordinaria. L’obiettivo delle sospensioni in Formula 1 è garantire il massimo delle prestazioni in termini di aderenza, stabilità e aerodinamica. In una monoposto di F1, le sospensioni sono costituite da due triangoli sovrapposti che collegano il mozzo della ruota al telaio, e da un elemento di collegamento che trasmette il movimento del mozzo al gruppo molla-ammortizzatore. Questo elemento può essere una barra che spinge (push-rod) o una barra che tira (pull-rod), a seconda della sua posizione e inclinazione.

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Le molle e gli ammortizzatori sono tipicamente posizionati all’interno del telaio per ridurre il peso e la resistenza aerodinamica. Sono collegati alle barre di torsione, delle molle a forma di asta che si deformano quando vengono ruotate. L’idea è avere un sistema che ottimizzi le performance dell’auto in pista.

Sistema di controllo e regolazione del sistema frenante del veicolo

Nella Formula 1 le auto sono equipaggiate con sistema frenante complesso, dotato di freni a disco simili a quelli delle auto stradali, ma molto più potenti. Questo sistema si basa su un cilindro principale e un serbatoio che controlla e immagazzina il fluido idraulico. Le monoposto di F1, a differenza delle auto comuni, presentano due cilindri principali e due serbatoi, uno per i freni anteriori e uno per quelli posteriori. Inoltre, queste auto sono dotate di una vite di regolazione della distribuzione della pressione tra i freni anteriori e posteriori, che può essere controllata elettronicamente dal pilota.

La pressione esercitata dal pilota sul pedale del freno viene trasmessa alle pinze tramite la linea freno. Le pinze, che stringono le pastiglie contro i dischi, sono alloggiati in un involucro in fibra di carbonio, che permette di gestire l’enorme calore generato durante le frenate. Inoltre, l’intero sistema di pinze e dischi è dotato di condotti per raffreddare l’interno della ruota. Questi dischi e pinze sono realizzati in materiali a base di carbonio, con particolare attenzione ai dischi che presentano numerosi fori per favorire il raffreddamento durante le intense sollecitazioni.

Questi accorgimenti permettono alle monoposto di F1 di affrontare le frenate violente e generate da alte velocità, gestendo efficacemente il calore e garantendo prestazioni ottimali in pista.

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L’unità di alimentazione ad alta potenza

Le moderne auto di Formula 1 sono dotate di motori ibridi che sviluppano quasi 1000 cavalli di potenza. Il motore termico principalment lavora con sei cilindri a V, capaci di sprigionare circa 750 cavalli, e presenta una forma piatta e compatta progettata per adattarsi alla natura ad alto regime del motore. I collettori di scarico sono stati progettati in modo intricato per convogliare i gas verso una turbina di dimensioni considerevoli, posizionata nella parte posteriore del motore. I gas di scarico caldi spingono la turbina, la quale induce la rotazione della ruota del compressore montata frontalmente. Questa, a sua volta, aspira e comprime un’enorme volume d’aria.

Il calore generato viene drenato attraverso l’aria delle pance laterali, chiamate “sidepod”, la quale scorre e raffredda il motore e le altre componenti posizionate sotto la scocca dell’auto, per poi uscire dal retro dell’auto. Gli scarichi del turbo sono due, e ognuno corrisponde a ciascun ingresso di scarico per far fuoriuscire i gas in eccesso quando necessario, garantendo un funzionamento ottimale del motore.

Il processo di assemblaggio del meccanismo di cambio

Il cambio, composto da 8 marce più la retromarcia, è collocato dietro il motore all’interno di una cartuccia di alluminio indipendente. Gli ingranaggi differenziali posteriori sono collegati agli assi posteriori tramite speciali giunti in grado di ospitare l’inclinazione dell’asse durante il movimento della sospensione posteriore.

Desidero ringraziare pubblicamente Jacobs O’Neal di Animagraffs per aver concesso l’utilizzo delle meravigliose animazioni 3D presenti nel progetto. Se siete interessati, vi consiglio di visitare il loro sito web all’indirizzo www.animagraffs.com o di dare un’occhiata al loro canale YouTube al seguente link: https://www.youtube.com/watch?vV7707zEX9X4.