Los primeros sesenta pies de un cuarto de milla son donde se gana o se pierde la mayor parte de la carrera, y son sobre todo una cuestión de agarre. Un motor puede generar más fuerza de la que los neumáticos pueden transmitir al asfalto, así que más revoluciones al inicio no siempre ayudan. Esta entrada analiza un coche de ejemplo; las cifras son ilustrativas, no las de ningún coche de un juego.
Los neumáticos marcan el techo
La mayor fuerza que un neumático puede transmitir a la carretera es el coeficiente de fricción multiplicado por la carga que lo presiona: F = μ × N. Newton's second law says F = m × a, and N for a car with all its weight on the driven wheels is m × g, so the mass cancels:
aceleración máxima ≈ μ × g
Un slick de mucho agarre tiene un coeficiente de alrededor de 1, así que el techo es aproximadamente una g, o 32.2 ft/s². En aceleración constante, la distancia recorrida es ½ × a × t², lo que da t = √(2d ÷ a). Para 60 pies a 1 g eso es √(120 ÷ 32.17) = 1.93 s. Un coche de tracción trasera no puede alcanzarlo, por la razón de la siguiente sección.
El peso se desplaza hacia atrás
Un coche de tracción trasera no tiene todo su peso sobre las ruedas motrices. Nuestro ejemplo pesa 3,000 lb con el 50% en el eje trasero, así que 1,500 lb presionan los neumáticos motrices en reposo. La aceleración desplaza la carga hacia atrás, en una cantidad igual al peso por la aceleración (en g) por la altura del centro de gravedad dividida entre la distancia entre ejes. Con un centro de gravedad a 20 pulgadas de altura y una distancia entre ejes de 100 pulgadas, cada 1 g de aceleración desplaza 3,000 × 1 × 20 ÷ 100 = 600 lb.
Con μ = 1.0, los neumáticos traseros pueden empujar con una fuerza de 1.0 × (1,500 + 600 × a), donde a es la aceleración en g. Igualando eso a 3,000 × a se obtiene a = 1,500 ÷ 2,400 = 0.625 g. Los neumáticos traseros soportan entonces 1,500 + 600 × 0.625 = 1,875 lb, y el límite de tracción es una fuerza de 1,875 lb. El tiempo de 60 pies a 0.625 g es √(120 ÷ (0.625 × 32.17)) = 2.44 s.
Por qué patinar hace perder tiempo
La fricción tiene dos valores. La fricción estática, cuando la superficie de contacto agarra y no resbala, es mayor que la fricción cinética, cuando desliza. Un neumático que patina se desliza contra la carretera, así que cae al valor más bajo. Supongamos que el coeficiente cinético aquí es 0.8 en lugar de 1.0, lo cual es una suposición del ejemplo. El mismo cálculo da a = (0.5 × 0.8) ÷ (1 − 0.8 × 0.2) = 0.476 g. La fuerza en la carretera baja de 1,875 lb a unas 1,430 lb, y el tiempo de 60 pies sube a 2.80 s.
Eso son 0.36 s perdidos al principio, con el mismo coche y el mismo motor. La potencia por encima del límite de tracción se convierte en calor y humo, así que el objetivo es quedarse justo por debajo.
Convertir el par motor en fuerza en los neumáticos
La fuerza que el motor exige a los neumáticos en primera marcha es el par × la relación total ÷ el radio del neumático (sin contar las pérdidas de la transmisión). Usa el cambio de cuatro velocidades de ejemplo del artículo sobre relaciones de marcha: primera marcha 2.80 con un diferencial final de 3.42 da una relación total de 9.58. Con neumáticos de 26 pulgadas, el radio es de 13 pulgadas, o 1.083 pies. El motor alcanza el límite de 1,875 lb a 1,875 × 1.083 ÷ 9.58 = 212 lb-ft.
Ahora dale al motor una curva de par. Estos cinco puntos son inventados para el ejemplo:
| Régimen del motor | Par | Fuerza en los neumáticos | Frente al límite de 1,875 lb |
|---|---|---|---|
| 2,000 rpm | 150 lb-ft | 1,327 lb | Por debajo |
| 3,000 rpm | 200 lb-ft | 1,769 lb | Por debajo |
| 4,000 rpm | 250 lb-ft | 2,211 lb | Por encima |
| 5,000 rpm | 260 lb-ft | 2,300 lb | Por encima |
| 6,000 rpm | 240 lb-ft | 2,123 lb | Por encima |
Entre los dos fallos
La curva da tres regiones. Por encima de unas 3,240 rpm el motor exige más de lo que los neumáticos pueden dar, así que una salida desde ahí hace patinar las ruedas. Esa es la zona de patinaje, y abarca la mayor parte del rango de revoluciones.
Por debajo, el problema cambia. Cuando un coche arranca, el embrague o el convertidor carga el motor de golpe y las revoluciones caen. Si la salida empieza demasiado baja, el motor cae en una parte de su curva con poco par y tarda en recuperarse. Eso es el ahogo. En este ejemplo diremos que el motor se atasca por debajo de unas 2,500 rpm, donde el par es de 175 lb-ft, interpolando entre 150 a 2,000 y 200 a 3,000.
El punto óptimo es la ventana entre ambos, de 2,500 a 3,240 rpm en este caso. Está muy lejos del pico de par de 5,000 rpm: el agarre fija las rpm de salida, no el punto donde el motor es más fuerte.
Las rpm de salida consisten en igualar la fuerza del motor con el agarre de los neumáticos, no en buscar el número más grande. Más agarre sube la ventana; menos la baja.
Cómo leerlo en la hoja
El tiempo de 60 pies en una salida es la medida más limpia de un arranque, porque los primeros sesenta pies son casi por completo un problema de tracción. El artículo sobre la hoja de tiempos explica las líneas. Una salida con patinaje aparece como un tiempo de 60 pies lento incluso cuando la velocidad en el cruce de meta parece normal, como muestran los 2.80 s frente a los 2.44 s de arriba.
Cambia una cosa a la vez y repite. Sube un poco las rpm de salida, vuelve a correr y observa la línea de 60 pies. Si baja, estabas del lado del ahogo. Si sube, has cruzado hacia el patinaje. El mejor valor es el justo antes de que el tiempo se dé la vuelta en el sentido equivocado.
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