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Moto circolare uniforme in f1 e calcolo dell'accelerazione verticale- i parte

Da Csponton @spontonc
Come mio primo lavoro su F1 ANALISI TECNICA, propongo ai lettori un calcolo semplice, con una buona approssimazione, dell'accelerazione verticale indotta dalla deportanza a una data velocità attraverso la teoria di Newton e il moto circolare uniforme. Dunque, per introdurre il procedimento in questa prima parte dell'articolo, riassumo i concetti base del moto di una vettura in curva, ipotizzando una velocità costante e una traiettoria circolare.
 Quando giriamo il volante per effettuare una curva, le ruote della macchina, sterzando, esercitano una forza centripeta (Fc) con la direzione lungo il raggio e il verso puntato al centro della circonferenza a cui appartiene il tratto di strada curvilineo. La forza esercitata per curvare però deve essere sempre minore della forza di primo distacco (Fpd), eguagliata la quale la traiettoria dell'auto diventa tangente alla curva non percorrendola più... Dunque seguendo la teoria di Newton e prendendo la Fc come forza risultante sull'automobile, si hanno le equazioni:
 Fc=m*ac
Fpd= Fpremente*μs
Dove m è la massa del corpo, Fpremente la risultante delle forze perpendicolari al terreno agenti sull'auto, μs il coefficiente di attrito statico (dipende dall'asfalto, dagli pneumatici...) , ac l'accelerazione centripeta a cui è sottoposto il corpo ( data dal rapporto della velocità al quadrato e il raggio della circonferenza), conseguenza della forza centripeta. Dunque, se si volesse calcolare la velocità limite con cui non si può percorrere la curva (nel caso di assenza di carico aerodinamico, dunque con Fpremente=mg: il caso che considera la deportanza lo valuteremo dopo...), basterebbe eguagliare le equazioni precedenti:
m*v2/r= Fpremente*μs
v=μs*g*r

Da queste equazioni si possono ricavare interessantissime osservazioni : dal fatto che la velocità è una funzione crescente del raggio e del μs, si deduce che:
-aumentando il raggio di curvatura si può aumentare la velocità in curva: per questo i piloti tagliano l'apice e allargano la traiettoria lungo un curva, in modo da avere più raggio
- la velocità aumenta se il coefficiente μs aumenta, in quanto la Fpd aumenta anch'essa e dunque si può esercitare una maggiore Fc, proporzionale al quadrato alla velocità... 
MOTO CIRCOLARE UNIFORME IN F1 E CALCOLO DELL'ACCELERAZIONE VERTICALE- I PARTEIn più si può già comprendere l'importanza del carico aerodinamico, che aumenta la Fpremente e dunque la forza di primo distacco, aumentando il limite per cui la macchina segue la tangente e dunque permettendo di percorrere curve a più alta velocità...
MOTO CIRCOLARE UNIFORME IN F1 E CALCOLO DELL'ACCELERAZIONE VERTICALE- I PARTEOsservando il disegno in alto inoltre si può capire perchè quando si curva, pure se a farfalla completamente aperta, come per esempio negli ovali, la velocità diminuisce: infatti una componente della Fc esercitata è contraria alla direzione della velocità lineare,imponendo al veicolo una decelerazione...  nell'altro disegno si può comprendere il perchè gli stessi ovali sono costruiti con un angolo di inclinazione della pista chiamato banking: così infatti si ha una componente della forza peso lungo la direzione della Fc, e dunque si potrà esercitare a pari velocità una maggiore forza e dunque curvare di più e meglio.. è anche lo stesso principio per il quale i motociclisti si inclinano...
 Dopo questa prima parte introduttiva sul moto circolare uniforme applicato alle auto, seguirà una seconda parte dove calcoleremo, grazie a nuove equazioni e dati, l'accelerazione verticale prodotta dalla deportanza nel caso particolare di moto circolare uniforme, un caso raro ma presente, come vedrete, in alcuni circuiti di F1.



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