تسجيل الدخول

تسجيل

سيارات السباق على السقف (الرفع السالب وتأثير الأرض في سباقات الفورمولا: هل يمكن قيادة سيارة على السقف)

المؤلف:  جيرل ووكر

المصدر:  سيرك الفيزياء الطائر

الجزء والصفحة:  ص245

2025-07-27

635

تعتمد السيارة التي تنطلق في منعطف مستو في سباق سيارات الجائزة الكبرى على الاحتكاك كي تبقى في المنعطف. أما إذا كانت السيارة مسرعة للغاية، فإن الاحتكاك يتوقف وتنزلق السيارة من على المنعطف في السابق كان لزاما على السيارة أن تقطع المنعطفات المستوية ببطء نسبي. إلا أن سيارات السباق الحديثة مصممة بحيث تندفع إلى الأسفل على المضمار حرفيا كي تمنح الإطارات قدرةً جيدة على التمسك بالطريق. وفي الحقيقة، هذا الدفع السفلي، أو ما يطلق عليه الرفع السالب قوي للغاية حتى إن بعض السائقين يتفاخرون بأنهم يستطيعون قيادة السيارات مقلوبة رأسًا على عقب على سقفٍ طويل. فما الذي يُسبب الرفع السالب ؟ وهل من الممكن حقًا قيادة سيارة سباق مقلوبة رأسًا على عقب كما حدث خياليًا مع سيارة سيدان في أول أفلام رجال ذوي بزات سوداء»؟ يمكن الاعتماد على الرفع السالب عندما تكون السيارة هي السيارة الوحيدة التي تقطع أحد المنعطفات، كما هي الحال في التجارب التأهيلية، غير أن السائق الماهر يعرف أن الرفع السالب يمكن أن يختفي أثناء السباق فما الذي يجعله يختفي؟

الجواب: حوالي 70 في المائة من الرفع السالب في السيارة ناتج عن جناح واحد أو أكثر يعكسون اتجاه الهواء المار فوقها. يُطلق على بقية الرفع السالب «تأثير الأرض» ويتعلق بتدفق الهواء أسفل السيارة. وكلما زادت سرعة السيارة، زاد كلا النوعين من الرفع السالب في حالة السرعات العالية المعتادة في سباقات السيارات مثل سباق الجائزة

شکل 2-1 بند 2-1

الكبرى يكون الرفع السالب أكبر من تأثير قوة الجاذبية على السيارة. ولذلك، إذا تحركت السيارة من مضمار طبيعي إلى السقف (دون إبطاء السرعة، فإن الرفع السالب العلوي حاليًّا سيوازن قوة الجاذبية السفلية ويزيد ومن ثم فإن السيارة يمكن بالفعل قيادتها رأسًا على عقب كما حدث في فيلم «رجال ذوي بزات سوداء».

ينتج تأثير الأرض عن التدفق الضيق للهواء أسفل السيارة. فعند ضغط الهواء في ممر صغير أسفل السيارة، تزداد سرعته على حساب ضغطه. ولذلك، يُوجد ضغط هواء أقلُّ أسفل السيارة مقارنةً بأعلاها، والاختلاف في الضغط يُثَبِّت السيارة على المضمار، في السباق، يمكن للسائق تقليل المقاومة الهوائية في السيارة باتباع سيارة أخرى عن كتب ويُعرف هذا الإجراء باسم «التعقب». رغم ذلك تستطيع السيارة القائدة قطع تدفق الهواء المنتظم أسفل السيارة المتعقبة، فتمنع تأثير الأرض عليها، وإذا لم يتوقع سائق السيارة المتعقبة منع تدفق الهواء ومن ثم يُبطئ من سرعته، فمن المحتمل أن ينزلق من على المضمار.

كانت( تشابرال 2 جيه) أول سيارة سباق تستخدم تأثير الأرض. كان لديها مروحتان في المؤخّرة لامتصاص الهواء أسفل السيارة من فتحات في المقدمة. كما كانت مزودة برفرف سفلي قريب من الطريق على كلا الجانبين منع هواء الجانبين من الدخول إلى التدفق. كان الضغط المنخفض أسفل السيارة يُبقي السيارة على المضمار عند المنعطفات السريعة، وقلل تدفق الهواء من المروحتين من تكون الدوامات المعتادة خلف السيارة، فقلّل مقاومة الهواء في السيارة. ونتيجة لذلك، كانت السيارة سريعة على نحو معقول في أجزاء المضمار المستقيمة وسريعة على نحو لا نظير له في المنعطفات. لقد كانت جيدة جدا في واقع الأمر حتى إنها منعت من السباقات.