Odstředivá síla – pokračování

Odstředivá síla – část 2.

Kdybychom měli nulovou šířku a nulovou deformaci pneumatiky, byl by střed styčné plochy pneumatiky s vozovkou bod, který by ležel na průsečíku osy motorky s vozovkou.  Potom by (při stejné obvodové rychlosti a stejném poloměru zatáčky) výška těžiště ani celková hmotnost soustavy neměla vliv na velikost náklonu potřebného k vyvážení odstředivé síly. Obr. 5.1-4

Lehká motorka s jakkoli vysoko položeným těžištěm by projela stejnou zatáčku stejnou rychlostí při stejném náklonu jako těžká motorka s jakkoli nízko položeným těžištěm.

Jako důkaz poslouží výpočet. V příkladu máme dvě soustavy motorka/jezdec, první má hmotnost 255kg (tíha 2500N), druhá má hmotnost 357kg (tíha 3500N). Při náklonu 25° vyrovná první soustava odstředivou sílu 1166N, druhá soustava vyrovná odstředivou sílu 1632N (výsledek grafického řešení rovnováhy sil). Ptáme se, jakou rychlostí jede první a druhá soustava v zatáčce o poloměru 25m, když dochází k výše popsanému stavu:

Jenže …

… jenže reálně tady máme pneumatiky, jejichž šířka je vždycky větší než nula. V náklonu tím pádem leží střed styčné plochy pneumatiky s vozovkou vždy mimo osu motorky. Na následujících obrázkách je vidět, jakým způsobem ovlivňuje šířka pneumatiky velikost náklonu motorky nutného pro vyvážení odstředivé síly, a jakým způsobem do toho promlouvá výška těžiště soustavy. Obr. 6.1-4

Obr. 6.1 a 6.2 ukazují vliv šířky pneumatiky na velikost skutečného náklonu (skutečný náklon je sklon výslednice tíhové a odstředivé síly). Při stejném náklonu osy motorky je skutečný náklon tím menší, čím širší je pneumatika.Obr. 6.3 a 6.4 ukazují vliv výšky těžiště na velikost skutečného náklonu. Při stejném náklonu osy motorky je skutečný náklon tím menší, čím níž je položeno těžiště soustavy.

Aby jezdec korigoval vliv šířky pneumatiky na velikost skutečného náklonu motorky nutného pro vyvážení odstředivé síly, musí posunutím svého těla přesunout těžiště soustavy mimo osu motorky. Čím širší pneumatika, tím je nutné větší posunutí těžiště (vysednutí jezdce).  Obr. 7

Obr. 7  Vysednutím mimo osu motorky je jezdec schopen zmenšit, smazat nebo překonat vliv šířky pneumatiky na rozdíl mezi náklonem osy motorky a skutečným náklonem.

Jinými slovy, při stejném náklonu a stejné míře vysednutí vyrovná jezdec na motorce s užší pneumatikou větší odstředivou sílu než na motorce s širší pneumatikou. Nebo ještě jinak, při stejném vysednutí a stejném náklonu má jezdec na motorce s užšími pneumatikami vyšší rychlost. Buď tedy musíte na motorce se širšími pneumatikami jet při stejné rychlosti větší náklon nebo při stejném náklonu menší rychlostí.

Čím dál je jezdec schopen posunout těžiště soustavy mimo osu motorky (na lehké motorce je to snazší), tím větší vyrovná odstředivou sílu při stejném úhlu náklonu osy motorky. Obr. 8.1-2Obr. 8.1 a 8.2 ukazují, jak různá míra vysednutí ovlivní schopnost vyrovnat odstředivou sílu. Na tomto teoretickém příkladu je rozdíl vyvážených odstředivých sil mezi málo a hodně vysednutým jezdcem 258N. V zatáčce s poloměrem 25m je to rozdíl v rychlosti průjezdu 1,25m/s neboli 4,5km/h!

Ještě jedna poznámka z reálného světa. Jak je vidět, v nákresech je znázorněn jen jeden rozměr pneumatiky, jakoby vzadu i vpředu byla obuta stejná. Dnes se ale prakticky na žádné z motorek stejný rozměr pneumatik neobjevuje. Výslednice odstředivé a tíhové síly ve skutečnosti míří na úsečku spojující body styku přední a zadní pneumatiky s vozovkou. Do kterého místa na této úsečce spojnice s těžištěm přesně míří, záleží na poměrném rozložení zatížení kol v daném okamžiku. Obr. 9

Obr. 9 U motorky s různou šířkou (profilem) zadní a přední pneumatiky míří výslednice odstředivé a tíhové síly na úsečku spojující body styku přední a zadní pneumatiky s vozovkou.

Takže?

Takže je to jasné. I když každá silnice není short-track, pokud jde čistě o rychlost v zatáčce, lehká motorka s výš položeným těžištěm a na úzkých gumách tahá za ten delší konec provazu. Proč tedy vlastně chtít široké pneumatiky?

Přilnavost

No jistě, dobře to vypadá a i tohle může být důvod. Tím hlavním důvodem je ale přilnavost neboli schopnost pneumatiky přenést na vozovku zatížení od tíhové, akcelerační, decelerační a odstředivé síly. To je ta vlastnost, ke které se všichni modlí.

Na rozdíl od tuhých těles, míra přilnavosti pneumatiky totiž záleží na velikosti styčné plochy – čím větší styčná plocha, tím vyšší přilnavost (že do velikosti styčné plochy nepromlouvá jen šířka, ale např. i tuhost pneumatiky a tlak uvnitř pneumatiky je zřejmé). Širší pneumatika je ale zároveň také těžší, což negativně ovlivňuje hmotnost neodpružených hmot a agilitu při změně směru jízdy. Prostě to zase bude chtít…

… kompromis

Taky obvykle neradi děláte kompromisy a máte nepříjemný pocit, že kompromis není nic jiného než synonymum pro ústupek, které by mělo být na seznamu sprostých a zakázaných slov?

Jo, já někdy taky. Jenomže když změním úhel pohledu, vidím, že kompromis je řešení, které v dané situaci splňuje všechny požadavky, které jsou do řešení zahrnuté, ideálním způsobem. Od každého trochu.

Např. čistě z pohledu vyvážení odstředivé síly to vypadá, že ideální bude posunout těžiště tak vysoko, jak to jen lze, protože čím bude těžiště výš, tím menší náklon bude k vyvážení nutný.  O své se ale hlásí další aspekty dynamiky jízdy.

Stabilita v přímé jízdě naopak vyžaduje těžiště co nejníž. Zatímco při brzdění zase potřebujeme, aby těžiště nebylo ani příliš nízko, protože by to omezovalo přítlak přední pneumatiky k vozovce, ani příliš vysoko, protože by to způsobovalo nadměrné naklápění motorky na předek a zvedání zadního kola. Podobně, ale naopak, je to s akcelerací. Proto všichni pořád dokola hledají nějaký kompromis a říkají mu optimální nastavení. A OPTIMÁLNÍ, to nezní jenom líp, to už zní sakra dobře.

A tak je to se vším.

FULL KnédL FOREVER 😉

White Stripes, Death Letter – další kytarová onanie Jacka Whitea (live at Blackpool is the best)

Honza Sklenář