Matematikai számítások a Forma1-ben!

1. Matematikai számítások a Forma1-ben! Ami még a száguldó cirkuszban is nélkülözhetetlen

2. Tankolási idö fontossága • A Formula 1 háza táján tüsténkedő szakemberek látszólag egyszerű rutinfeladatként végzik a tankolást, valóban azonban hosszú, és kitartó gyakorlás eredménye a futamokon mérhető 7-10 másodperces szintidő. Másodpercenként akár 12 liter benzint is belepumpálnak a versenyautó tartályába, amely mintegy 120-150 liternyi üzemanyag befogadására képes. Csordulásig persze sohasem töltik, miután a többletsúly cipelése értékes másodpercekbe kerül.(Ezzel azt számolják hogy mennyi időt vesz igénybe a tankolás és törekednek a minél kevesebb másodperc elvesztésére. Az idő a Forma1-ben az egyik legfontosabb eszköz.)

3. Az üzemanyag elöállítási feltételei • Egyesek szupertitkos receptúrát, mások minimum 100 oktános kompressziótűrést, no meg űrkutatásból származó technológiát sejtenek a Formula 1-es motorokban mozgási energiává alakuló benzin hátterében, pedig alig különbözik a kereskedelmi forgalomban kapható, 98 oktános, ólmozatlan üzemanyagtól. Az adalékolás terén mutatkozik némi eltérés, ami teljesen normális dolog. Az FIA előírásai ezen a területen is pontosan meghatározzák azokat a normákat, melyeknek a csapatokkal szoros együttműködésben tevékenykedő olajtársaságoknak, illetve az általuk előállított motorbenzineknek is meg kell felelniük. Az üzemanyagot szállító cégek mintát adnak az FIA-nak a versenybenzinből, amit aztán egy speciális laboratóriumban bevizsgálnak. Minden csapat tíz litert bocsájt a vegyészek rendelkezésére, miközben az FIA technikai delegáltja még szúrópróbaszerű ellenőrzéseket is tartanak a versenyhétvégéken. Mindez azért szükséges, mert a jelenleg érvényben levő szabályzás szigorú technológiai transzfert ír elő, ami azt jelenti, hogy az F1-es "torpedókban" használatos üzemanyagnak az utcai autókhoz is meg kell felelnie, így az olajtársaságok nem kísérletezhetnek speciális hatóanyagokkal, melyek révén esetleg tisztességtelen előnyökhöz juttathatnánk az általuk támogatott istállót.

4. Az üzemanyag kiszállítása • A Williams üzemanyag szállítója a Petrobras, egy-egy futam alkalmával 2200 liter benzint biztosít a csapat számára, amire szükség is van, hiszen egy Formula 1-es versenyautó átlagosan 70 liter üzemanyagot éget el 100 kilométerenként. Persze a tényleges fogyasztás a csapatok legféltettebb titkai közé tartozik, hiszen ha az adott mennyiségű hajtóanyag egy-két körrel tovább tart, mint a konkurens istálló kocsijában, az akár a futam végkimenetelét is eldöntheti. Felettébb érdekes eredményre juthatunk, amennyiben egy normál, 75 lóerős utcai autóval vetjük össze a királykategóriás versenymotor hatásfokát. A 900 lóerő körüli motor 100 kilométerenként 70 litert fogyaszt, miközben egy 1,4 literes, 75 lóerős motorral szerelt VW Golfnak 7 liter benzinre van szüksége az említett táv megtételéhez. Ha így nézzük a dolgot, a hétköznapi autó toronymagasan viszi a pálmát.

5. A versenyautó esetében 0,078 literre adódik ez az érték, míg a Golf-nál 0,093 liter üzemanyag esik egyetlen lóerőre. Jól példázza, hogy mekkora energia lakozik ebben a kőolajszármazékban, hogy egyetlen kilogramm elégetésekor - a széndioxidon, és vízen kívűl - nagyjából 40 000 KJ hőenergia is felszabadul. Ehhez annyit érdemes hozzátenni, hogy egy közepesen leterhelt fizikai munkás energiaszükséglete 9500 KJ. Ezek után nem kérdés, hogy melyik erőforrás hasznosítja jobb hatásfokkal a benzint, amelynek fogyására nem csupán a minőség (összetétele), hanem az adott pilóta vezetési stílusa is hatással van.. Példának okáért egy középkategóriás személyautó második fokozatban, 45 km/h-val haladva 11,5 liter benzint fogyaszt 100 kilóméterenként, ha azonban az említett sebességgel 5. fokozatban haladunk, máris 4,3 literre csökken a motor étvágya. Ha pedig valaki azt állítja, hogy a Forma 1-ben nem szempont a takarékos vezetés, akkor téved, hiszen versenyről versenyre találkozhatunk olyan pilótákkal, akik azért kénytelenek feladni a versenyt, mert üres tankkal még egy csúcstechnikát képviselő, F1-es versenyautó sem boldogul. Következésképp a száguldó cirkuszban is igaz, miszerint az üzemanyag minden cseppje kincs! Minden csepp kincs!

6. Az üzemanyagtartályok(A kezdetlegesek) • Abenzintank Formula 1-es autóba elhelyezésének "művészetéről" sokan azt tartják, hogy leginkább ahhoz hasonlatos, amikor valakinek össze kell hajtogatnia egy fotelt akkorára, hogy beleférjen egy postaládába. A kevlár/poliuretán műremekről, melyből évente átlagosan 10 db-ot fogyasztanak a csapatok, manapság ennél többet is lehet tudni.

7. A modern tartályok • A modern idők benzintartálya jellemzően nagy, és terjedelmes, egyszóval nem egy szépség. Alakja minden sarkon lemetszett, felülete pedig hepehupás a tank sok alkotóelemét összetartó bordák miatt. Megfelel viszont a tőle megkövetelt feladatnak, ami nem csak abból áll, hogy tárolnia kell 30 gallon (136 liter) üzemanyagot, hanem el is kell juttatnia azt a lehető leghatásosabb módon a motorhoz.Mark Ingham elmagyarázta, hogy miért pont ilyen a tartály alakja: " A régi idők fémből készült benzintankja hasonló volt egy masszív bőröndhoz, amit úgy terveztek meg, hogy illeszkedjen egy meghatározott üregbe. A tér az autó valamelyik részén, általában a sofőr környékén volt megtalálható. Manapság biztonsági okokból kifolyólag a tankot befogadó rés szerves részévé vált az önhordó karosszéria túlélőcellájának, amit az is garantál, hogy a szabályzat tiltja az üzemanyag tárolását a versenyző háta előtt.A tartály saját alapja felé szélesedik, a bonyolult alkzat a versenyző háta mögötti üregben elhelyezve egészen a versenyző nyakáig terjed. A tank első részét két szegeccsel az ülés hátuljára erősítik, megakadályozva ezzel a tank behorpadását az üzemanyag kiürülése esetén.

8. A tartály felépítése • A tartály tetején mindkét oldalon benzintöltő nyílás található. A pilóta jobb válla felett található nyílás a verseny közbeni utántöltésre, a bal oldali versenyen kívűl üzemanyagtöltő berendezésből való tankolásra szolgál. Néhány esetben ezeket az irányokat felcserélik: a brazil, és a kanadai nagydíjon ugyanis a csapatok garázsai az autók bal oldalán helyezkednek el.A benzintartály hátsó felén két nyílás található. Az alsó nyílásban a mechanikus üzemanyag szivattyú dolgozik, melynek feladata hogy felszívja az üzemanyagot a gyűjtőcsövön keresztül, és megfelelő nyomással továbbítsa azt a motorhoz. A felül elhelyezkedő nyílás a benzinbefecskendezőkhöz vezető csövet foglalja magában. Ennek a csőnek egy önelzáró, törékeny csapja van, mely baleset esetén megszünteti a benzinellátást, megakadályozva ezzel az üzemanyag kiömlését. " A tank alakja akkor lenne ideális, ha lapos és terebélyes lenne, ez segítene alacsonyan tartani az autó súlypontját. A benzin összegyűjtése szempontjából viszont előnyösebb a magas és keskeny forma. A tartály tervezése, tehát mindig kompromisszumot követel."

9. A motorok • Egy modern Formula 1-es motor felső teljesítményhatára valahol 800-900 lóerő között mozog, a főtengely percenkénti fordulatszáma pedig meghaladhatja a 18 000-et. Másképpen fogalmazva a főtengely 300-at fordul percenként. Ez a brutális teljesítmény már a régi turbo motorok teljesítményét idézi, felső fordulatszámuk pedig jóval fölöttük van. Mindez az egyre nagyobb összegeket felemésztő kutatólaboratóriumok, és a szakterületükön elmélyülő kutatók erőfeszítései mellett annak is köszönhető, hogy a fejlesztés során a gyártók külön részlegeket foglalkoztatnak a minél nagyobb szilárdságú, és minél könnyebb anyagok, ötvözetek kifejlesztésére.

10. A motor felépítése • A Formula 1-es motorokhoz szükséges anyagok túlnyomórészt fémek-kiválasztásakor a mérnökök három fő szempontot vesznek figyelembe: az alacsony tömeget, az anyag szerkezeti szilárdságát, és az elvégzendő feladatra való fizikai alkalmasságát (kis hőtágulás, jó hővezetés, merevség stb.). A legkedveltebb alkotóelemek az alumínium, magnézium, a titán, és a különféle acélötvözetek. Korábban nagy előszeretettel használták a beríliumot is ( főként az Ilmor műhely által készített Mercedes motorokban), ám a motor működése közben, magas hőfokon keletkező mérgező gázok miatt 2001-től betiltották ennek az anyagnak az alkalmazását. Az alumínium sajátságos merevsége miatt a hajtómű legáltalánosabb alkotóeleme, ebből készül a hengerblokk, a hengerfejek, és általában maguk a szelepek is, utóbbiak egy nemrégiben felfedezett fém-mátrix kompozit öntvény felhasználásával. Az alumínium alkalmazása mellett szól az is, hogy kiválóan vezeti ki a hőt a motorburkolat alól, ami üzemi körülmények között akár 850-900 Celsius fokot is jelenthet! A magnézium még az alumíniumnál is könnyebb fém, de kevésbé szilárd, ezért leginkább a vezérműtengely borításához használják. A főtengely, és a szelepek közötti összekötő rudak, valamint a szelepsor egyes alkatrészei méregdrága titániumból készülnek. A titán ugyan fajsúlyosabb az alumíniumnál, ám anyagszerkezete sokkal keményebb, szilárdabb. Az olyan hatalmas energiákat termelő, és vezető alkatrészeket, mint a főtengely, különféle acélötvözetekből készítik.

11. Idöeredmények Több fajta idő eredmény van: • Leggyorsabb kör a versenyen • Leggyorsabb kör az időmérőn • Leggyorsabb kör versenyközben (adott pályán) • Leggyorsabb tankolási idő • Leggyorsabb kör a teszteken • Polepozició összesítése (statisztikája) • Adott pályán a valaha leggyorsabban futott kör • Adott pályán a versenyben elért legnagyobb sebesség

12. Pontok • Pontozás igen nagy szerepet tölt ki a forma1ben.Hisz a pontok összesítése szerint lesz évvégén az évi helyezés. • 1.helyezett 10pontot kap • 2.helyezet 8pontot kap • 3.helyezett 6pontot kap • 4.helyezett 5pontot kap • 5.helyezett 4pontot kap • 6.helyezett 3pontot kap • 7.helyezett 2pontot kap • 8.helyezett 1pontot kap • A csapatok évvégén szintén a pontok szerint lesznek eredményezve. • Ha pont egyenlőség van valamelyik pilóta között évvégén akkor a megnyert futamok száma dönt, ami már statisztika.

13. A készítök összesítése • Ezekből az iratokból látszik, hogy a forma1-nek szüksége van a matematikai számításokra: benzinmennyiség precíz kiszámítása az adott futamra, tankolási idő, statisztikai számítások, pontok összeadása. Egy apró kis hiba és helyezéseket veszíthetnek, hisz a legfontosabb eszköz az idő ebben a technikai sportágban és az idő ellen nem lehet mit kezdeni csak javítani rajta amit ebben a sportban a matematika segít elő meg persze az autó minősége és kapacitása.

14. Források • http://www.f1hirek.hu/ • http://www.google.hu/ • http://www.f1gp.hu • http://www.formula.hu

15. Készítette: • Pásztor Anita • Szabó Brigitta • Aczél Kitti