花儿的翅膀

轮胎在比赛中肩负着两个艰巨的任务:首先是有效传递输出的动力,其次是允许车手以尽可能高的速度转弯.为完成这两个任务,轮胎需要足够的"抓地力".轮胎接触地面的时候,垂直方向的作用力(由赛车和车手的自重以及空气动力学部件产生的下压力产生)使轮胎产生变形,轮胎的一部分接触不光滑的赛道表面,由此产生了摩擦力——也就是俗称的抓地力.
轮胎与抓地力
对于F1赛车来说,为了有效输出巨大的动力,对轮胎的抓地力提出了很高的要求.你可以看到在比赛前工作人员会将轮胎用电热毯包裹着,这是为了让轮胎维持在工作温度(一般在80-100摄氏度左右),这个温度下轮胎表面的橡胶会微微熔解,提供额外的上佳抓地力(轮胎甚至会把赛道上的沙砾和杂物吸附在表面).当然,赛道的表面材质也很重要,这就是为什么F1赛道大多用柏油铺就的原因——试试让F1赛车在冰面开动一下?
我们都学过中学物理,知道相对运动的物体之间存在两种摩擦力——滑动摩擦和滚动摩擦.当赛车匀速行驶时,轮胎和地面之间的摩擦力是滚动摩擦.而当赛车加速/减速或者转弯的时候,就产生了滑动摩擦.
稍微分析就知道这两个力之间的作用是相互制约的:如果赛车加速/减速过快,滑动摩擦力的作用将把滚动摩擦力完全抵消,赛车将"失去抓地力",部分的轮胎商城表面将相对赛道表面静止,产生巨大的磨损,造成整个轮胎表面不再是规则的圆形,给赛车的行驶带来震动,使操控更加困难.
为了防止这种情况,牵引力控制系统(控制加速)和防抱死刹车系统(控制减速)应运而生.而如果转弯过快,失去抓地力的结果便是赛车失控打滑——赛车会向正在转向的方向打滑.对于好的车手来说,这并不是不可控制的,只要车手在足够短的时间内反向扭方向盘,赛车便会恢复抓地力.试想将一个长方形的橡皮紧紧按在桌面,然后从上方往一个方向扭动,看看会发生什么——橡皮会产生变形,而米其林轮胎也是一样.轮胎内部的应力会通过轮胎表面传递到赛道上,而如果应力来不及释放便会失去抓地力.这时候就需要反向给轮胎一个作用力,让轮胎回复正常状态.