Miért szinte a földet súrolva vesznek be kanyart a MotoGP-ben?

Az oldal megosztása
MotoGP-motorok 60 foknál is többet, sőt akár 65 fokig is eldőlhetnek kanyarban; hogy nem esnek el, annak titka az, hogy a gravitáció és a kanyarerő pontosan egyensúlyban találkozik, és a versenygumik rendkívüli tapadása képes ellensúlyozni ezt az óriási dőlésszöget. Tehát a pilóta valójában nem akrobatikát végez, hanem a tiszta fizika által engedett leggyorsabb vonalat követi. Hogyan? Lépjük át lépésről lépésre, mert ez a téma tényleg nagyon izgalommal tölt el!
A legfontosabbak
- MotoGP-gépek 65 fokig is eldőlhetnek kanyarban; az ember természetes kényelmi határa viszont mindössze 20 fok.
- Versenypilóták slick gumikkal 1,2 G-t vagy ennél többet is elérhetnek; közúti motorosok jellemzően 0,4-0,5 G között maradnak.
- A térdét lenyújtó technika az 1970-es években terjedt el, a könyököst lenyújtó pedig annak természetes evolúciója lett.
- A pilóták valójában nem szeretik a túlzott dőlést; inkább kontrollálják a dőlést, és a kanyarból kimenetelkor gyorsan egyenesbe állnak.
Mit csinál a centrifugális erő a kanyarban?
Most menjünk a dolog legizgalmasabb részéhez. Amikor egy motor kanyarodik, hatalmas erőre van szükség a forduló közepe felé - ezt nevezzük centrifugális erőnek. Mi biztosítja ezt az erőt? A gumi tapadása az úton. A pilóta pedig ezt a kifelé lökő erőhatást érezheti testében; mintha valaki a kanyar kijárata felé lökné.
De miért dől el a motor? Épp itt lép be a képbe a fizika: míg a gravitáció befelé akarja dönteni a motort, a kanyarerő kifelé próbálja tolni. E két erő egyensúlya csak akkor érhető el, ha a motor dőlt helyzetben van. Ahogy nő a sebesség, nő a kanyarerő is, ezért a motor nak többet kell dölnie, hogy stabil maradjon. Alacsony sebességgel egy széles kanyar kevés dőléssel is vehető, ugyanez a kanyar nagy sebességnél egészen más geometriát kíván.
A dolog érdekessége az: adott sebességnél és kanyarsugárnál a szükséges erő állandó. Tehát ha megváltoztatod a dőlésszöget, a forduláshoz szükséges erő nem változik - a dőlés ennek az erőnek az egyensúlyba kerülési módja. Adjak egy hasonlatot: ha lassan fordulsz egy szűk sarkot biciklivel, kicsit megdöntöd, ha ugyanezt a sarkot gyorsan akarod bevenni, a tested automatikusan többet dől. MotoGP-ben pontosan ugyanez történik, csak a sebességek és a szögek a határesetekben vannak.
Hogy bírnak a gumik 65 foknál?
A súrlódás fizikája valójában nagyon egyszerű képlettel írható le: súrlódási erő = súrlódási együttható szorozva a normálerővel. Vagyis az elérhető tapadás a gumi és a talaj minőségétől, valamint a gumira nehezedő terhelés nagyságától függ. Száraz úton mért csúcs-súrlódási együtthatók körülbelül 1,2 körül alakulnak - a verseny slick gumik ezen a tartományon játszanak, a hétköznapi közúti gumik pedig messze elmaradnak ettől.
Magyarázzam el a G fogalmát is, mert hogy mennyire látványos ez a különbség, ahhoz szükséged lesz rá. A G a gravitációs erő többszörösében mért gyorsulást jelent. Egy átlagos közúti motoros a kanyarban jellemzően a 0,4-0,5 G tartományban dolgozik. Egy MotoGP-pilóta azonban slick gumijaival meghaladhatja az 1,2 G-t. Vagyis a Földön az a erő, amely az arcodhoz tapad és oldalra nyom, erősebbé válik magánál a gravitációnál is. Az asztronauta-kézésekben használt centrifuga-kapszulákhoz tudnám hasonlítani, csak ezúttal a kormány egy MotoGP-prototípus kormánya.
A Kamm-kör: a tapadás költségvetése
Gondolj a gumi tapadására mint egyetlen költségvetésre: a fékezés, a gázadás és a kanyarodási erők mind ugyanebből a költségvetésből merítenek. Ezt bemutató klasszikus modell a Kamm-kör nevet viseli. Képzeld el a gumi kapacitását úgy, mint egy tortát; ha túl sokat viszel bele a fékezésbe, a kanyarodásra jutó szelet zsugorodik, ha túl korán adsz gázt, az oldalsó tapadás csökken. A MotoGP-pilóták teljes titka az, hogy ezt a tortát a kanyar minden pillanatában helyesen osztják fel. A fékezésnek a kanyar előtt kell véget érnie, a kanyaron belül a gázt kiegyensúlyozottan kell adni - mert ha a költségvetés túllépi a keretet, a gumi feladja.
Csökkenti a dőlésszög a tapadást? (Nem!)
Egy gyakran hallott mítosz létezik: állítólag ha a motort döntöd, a gumi kanyartapadása csökken. Fizikailag ez nem igaz; maga a dőlésszög nem eredi el automatikusan a tapadási kapacitást. A valódi határ a gumi oldalsó tapadási kapacitása - a tuningvilágban cornering stiffness, azaz kanyarodási merevség néven mért alapérték - és az, hogy a kontaktfelület hogyan működik együtt a talajjal. Egy jó modern gumin a tapadás jellemzően 50-60 fok dőlésszögnél kezd kimerülni; a versenyslick gumik és a megfelelő hasmagasság lehetővé teszik, hogy ezen túlmenjünk. Vagyis a gumi annyi fokig szinkronizált viselkedést mutat, amennyit a hardver enged.
Még egy részlet: 60 fok dőlésszögnél a versenymotor futóműve gyakorlatilag működését bemutja. Az első villa és a hátsó lengéscsillapító szinte teljesen bedől. Vagyis ezen a ponton a mechanikus futómű befejezte a munkáját, és a gumi talajjal való kapcsolata veszi át a szerepet. Ezért nő a pilóta érzékenysége a dőlésszög növekedésével - a gumi tapadási határa felé minden centiméter egyre kritikusabbá válik.
Miért érinti a pilóta a térdét és a könyökét a földhöz?

Most jöjjön a vizuálisan legemlékezetesebb rész: a pilóta térdének súrlódása a pályán. Ez nem csupán látvány, hanem tiszta fizika és kontroll. A pilóta a testét a motor belső oldalára, azaz a kanyar irányába függeszti. Így a pilóta és a motor együttes súlypontja alacsonyabbra és beljebb kerül. Az eredmény? Ugyanazon kanyarerő kiegyensúlyozásához a motor kevesebb dőlést igényel. Ez a gumit biztonságosabb zónában tartja, és tartalékot hagy a kanyarkimeneteli egyenesbe álláshoz.
A térdcsúsztatás története: Kenny Robertstól napjainkig
A térdcsúsztatási technika a MotoGP-ben a 1970-es évekig nyúlik vissza. Addig a pilóták sokkal egyenesebb stílusban vezettek, és a motor dőlését a térdük hegyével korlátozták. A sztárpilóta, Kenny Roberts, 1978-1980 között három egymást követő évben 500cc-es világbajnokként vitte ezt a technikát a csúcsra. Az ihletforrás pedig Jarno Saarinen volt, aki kanyarban a térdét a föld felé irányította, és időnként földet érintett vele; sajnos Saarinen 1973-es monzai tragikus balesete megakadályozta e stílus további fejlődését. Roberts Saarinen magvát világbajnoksággá formálta.
Aztán jött a könyök sorára. Marc Márquez a hanging off stílust, amelyet a Moto2-ben kezdett fejleszteni, kombinálta a MotoGP-gumik fantasztikus oldalfogásával, amikor a legfelső osztályba lépett: testét a lehető legalacsonyabbra engedte a motorról, némileg korlátozva a motor dőlését, és a kanyarban végighúzta a könyökét a pályán. Ez a stílus olyan hatékony volt, hogy rövid időn belül a pilóták többsége utánozta. Ma már hétköznapi látvány Fabio Quartararo-hoz hasonló versenyzőknél a térd alant, könyök alant, sőt váll alant pozíció.
Mi pontosan a könyök húzásának célja? Így gondolhatod el: a pilóták nem szándékosan próbálják a földhöz érni a könyöküket; ez a dőlésszög és a testpozíció természetes következménye. De ha hozzáér, nagyon értékes információkat ad: a dőlésszög jobb értékelését, a pálya fogási szintjének érzékelését, az optimális ívhez való közelség megtartását. Az érintkezési pont egyfajta érzékelőként működik. A pilóták térd- és könyökcsúszkáit is kifejezetten erre a célra gyártják; tartós keverékből készülnek, ellenállnak a kopásnak és könnyen cserélhetők. A bőröndöket pedig az Alpinestars, a Dainese és a Spidi gibi beszállítók készítik a pilóták testmérete szerint.
Hogyan legyen a helyes testpozíció?
Ahogy Dani Pedrosa is elmagyarázta, az alapelvek egyértelműek: a könyököket nyitva kell tartani, a testsúlyt a kanyar irányába kell tolni, és a külső lábat a footpeg terhelésére kell használni. A modern trend pedig az, hogy a belső térdet eltávolítva a motortól afootpegre terhelik; a kanyar kijáratánál a fej a legalacsonyabb ponton van. Ezek a pozíciók önmagukban nem mutogatások, mind a súlypont és a gumi terhelésének optimalizálására szolgálnak.
Van még egy fontos tény: a pilóták valójában nem akarnak túlzott dőlést. A maximális teljesítmény érdekében kontroll alatt tartják a dőlést, és a kanyar kijáratánál azt preferálják, hogy a motor a lehető leggyorsabban egyenesedjen fel. Mert az egyenesedés azt jelenti, hogy korábban és erősebben lehet gázt adni. A dőlés eszköz, nem cél - a cél a lehető leggyorsabban kijönni a kanyarból.
A csúszás pillanata: a lowside és a highside fizikája
Mi történik, amikor a gumi fogása véget ér? Két klasszikus bukásforgatókönyv létezik. A lowside akkor történik, amikor a kanyarban ható erők meghaladják a meglévő fogást: a motor kicsúszik a pilóta alól, és a pilóta a motorral együtt a kanyar belső oldalára esik. Ez a leggyakoribb balesettípus a MotoGP-ben. Ha az első gumi mintha lelépne a szélről, minden egy pillanat alatt véget ér; ezért a fékezést és a sebességváltást a kanyar előtt kell befejezni.
A highside sokkal idegesítőbb forgatókönyv: a hátsó gumi először elveszíti az oldalfogását, majd hirtelen visszanyeri. Ez a hirtelen visszapattanás azt okozza, hogy a motor erősen elfordul a hosszanti tengelye körül, és a pilótát a karjai fölé repíti. A lowside jellemzően csúszással és kiszámítható módon ér véget; a highside ezzel szemben arra kényszeríti a motort, hogy katapultként viselkedjen. Ezért a highside típusú baleseteket sokkal kockázatosabbnak tartják a versenyzők számára.
Az elektronikus segédeszközökre sem szabad megfeledkezni; a traction controlhoz hasonló rendszerek megpróbálják megakadályozni, hogy a gáz meglepje a gumit, és hozzájárulnak a fokozatokhoz. De a fizika alapvető szabálya nem változik: ha a gumi kerete túllépték, a fizika nyer.
Alkalmazhatják-e ezek közül bármelyiket a közúti motoros?
Légyünk őszinték: nem reális, hogy egy közúti motoros pontosan másolja a MotoGP-szintű testpozíciót. Azok a pozíciók 200 km/h feletti sebességnél, pályaminőségű felületeken és éveknyi edzéssel nyerik el értelmüket. De az alapvető fizika mindenki számára érvényes: senki sem kételkedik abban, aki érti az alapvető fizikát, hogy előnyös a versenyző súlyát a lehető legalacsonyabban és legbelül tartani. A közúti motoros számára a gyakorlati tanulság a következő: fejezd be a sebességet a kanyar előtt, vegyél fel egy kényelmes és kiegyensúlyozott pozíciót a kanyarban, és nyisd simán a gázt. Ugyanaz a Kamm-kör, ugyanaz a keretlogika; csupán sokkal szerényebb számokkal.
Az emberi test természetes módon 20 fokig terjedő dőléshez szokott. Egy MotoGP-gép és versenyzője viszont eléri a 65 fokot - vagyis pontosan 45 fokkal az ember komfortzónájának határa felett. Ez a szám szerintem mindent összefoglal: a MotoGP kanyarolási művészete annak bizonyítéka, hogy mire lehet eljutni, amikor az ember saját határait átlépő gép- és gumitechnológia találkozik. Legközelebb, amikor televízióban nézel egy kanyart, nézd meg újra azokat a pillanatokat, amikor a könyök hozzáér a talajhoz; most már tudod, mennyi fizika van ott!
Források
- MotoGP™ könyökcúszás: Miért érintik a versenyzők a talajt a könyökükkel?
- Dőlésszög: A győzelem fokok kérdése - MotoAmerica
- Motorgumik és tapadás - néhány mítosz cáfolata - British Superbike School
- Jobb motorozás: Mikor fogynak ki a tapadásból? - Bennetts BikeSocial
- Hogyan működik valójában a motorgumi tapadása - Canyon Chasers
- A motorgumik súrlódása - EVU Online
- Gumdinamika - Racecar Engineering
- Hogyan érzékelhetők a kanyarolási erők motorton - Physics Forums
- Miért dőlnek ennyit a versenymotorok? Ez fizika - Rhett Allain, Medium
- Highsider - Wikipedia
- A highside és lowside motrobalesetek magyarázata - DrivingTests.co.nz
- Motrobalesetek: a highside és lowside balesetek magyarázata - Driver Knowledge Tests
- Testpozíció: a MotoGP-összehasonlítás egyszerűen nem reális! - JP43 Training