時速400的F1憑什麼做到4秒停下?為什麼普通汽車不行?網友:大材小用

萬小刀 2021/03/25 檢舉 我要評論
 
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一輛以時速400公里高速行駛的汽車,忽然想要停下來,那麼從踩下刹車,到車輛徹底停下,需要多久呢?

你可能對這個問題沒有概念,因為普通的汽車是開不到時速400公里的。

雖然開不到時速400公里,但鉚足了勁開到時速100公里還是做得到的,那麼一輛時速100公里的汽車從緊急制動到徹底停下需要多久呢?

這涉及到很多方面的因素,比如天氣、風力、車型等等,不過粗略來講,差不多需要個4、5秒鐘。從時速100公里到徹底停下就需要4、5秒鐘的時間,那麼時速在300-400公里的F1方程式賽車,刹車需要多久呢?

其實也是4秒,這是怎麼做到的?說到F1賽車,我們馬上想到的就是它的速度以及加速能力,一個好的車手很容易就能夠在5秒鐘之內將賽車的速度提高到時速200公里,但你可能不知道,F1的刹車能力和它的提速能力一樣優秀,而且可能還更優秀。

F1的刹車能力是如何做到如此優秀的?無論是F1也好、普通汽車也罷,哪怕是腳踏車,它的制動能力都取決於它的刹車系統。

以腳踏車為例,碟刹的制動能力就要遠超傳統的刹車系統。腳踏車優秀的刹車能力是源於它的碟刹系統,而F1優秀的制動能力同樣取決於它的刹車盤。

普通汽車不也是刹車盤嗎?的確,無論是普通汽車,還是F1賽車都是使用刹車盤來進行制動,而關鍵就在於F1的刹車盤與普通汽車大不相同。

說到盤式刹車,原理其實非常簡單,就是用卡鉗夾住刹車盤,利用摩擦力來使車輛停止運動。

既然原理如此簡單,難道是因為F1的卡鉗比普通汽車的卡鉗夾得更緊,所以摩擦力更大?並不是。無論是普通汽車,還是F1,卡鉗的力度相差都是不大的,力度雖然相差不大,但個頭卻有著明顯的區別,F1卡鉗明顯要比普通汽車大很多,卡鉗變大了,接觸面積自然也就更多了,所以摩擦力也就更大了,制動效果自然也就更強了。

那麼,既然把卡鉗加大就可以讓制動更為有效,那麼為何不將其應用于普通的汽車呢?問題並沒有這麼簡單,這裡面還涉及到了另外一個物理學問題,那就是能量的轉化。卡鉗夾住刹車盤就可以制動,而控制卡鉗的就是我們腳下的刹車踏板。

當我們踩下刹車踏板之後,這股動能會通過液壓系統傳遞給卡鉗,於是卡鉗夾緊了刹車盤,此時,這股動能已經傳遞到了刹車盤之上,但此時它不再以動能的形式存在,而是轉化為了熱能。

在制動之前,車輛的行駛速度越快、制動的時間越短,所產生的熱量也就越大,對於普通的汽車而言,金屬刹車盤就足以抵禦制動過程中所產生的熱能了,可如果我們繼續縮短制動的時間,金屬刹車盤就難以承受了。

特別是像F1賽車,我們可以想像一下,在以時速300-400公里高速行駛的過程中,突然要在4秒鐘之內徹底停下來,這需要多大的摩擦力?這股摩擦力又會產生多少熱量?事實上,當F1賽車的卡鉗夾住刹車盤的時候,會在瞬間產生上千度的高溫,而隨著一次次刹車,溫度不斷累加,普通的金屬刹車盤是絕對無法承受的。

F1賽車的刹車盤是以一種特殊材料所製造的,這是一種碳-碳複合材料,直白一點來說就是兩種不同類型的碳材料,這種材料不僅耐高溫,而且還不會因為高溫而發生膨脹。

雖然這種碳-碳複合材料具有很好的耐高溫能力,但也承受不住反復的溫度累積,所以除了材料之外,F1刹車盤的結構也是與眾不同的,在F1刹車盤上佈滿了用於散熱的小孔,而且還有專門的送風管道幫助刹車盤迅速冷卻散熱,只有儘快將熱量散播出去,才能保證後續的有效制動。

F1賽車的制動性能如此強勁,除了和刹車盤有關之外,整個刹車系統也是和普通汽車不一樣的,它制動做產生的動能是可以任意分配的,車手可以自行調節,踩下刹車踏板後,多少動能分配給前輪,多少動能分配給後輪,以便滿足不同情況下的制動需求。

如此複雜的一套系統才使得F1擁有了絕佳的制動性能,如果放在普通汽車上,就實在是有點大材小用了。

 

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