Forma 1-ben miért szüntették meg a bordázott gumikat, majd tavaly növelték meg a méretét, ha a súrlúdás mértéke nem függ a felület nagyságától?

Azért, mert a mérnökök és a döntéshozók kicsit magasabb szinten tanulták a fizikát, mint az általános és középiskolai "húzgáljuk a fahasábot a dekoritlemezen" színvonal. Azon a szinten igaz, hogy a súrlódási erő nem függ a súrlódó felületek nagyságától.

De a fúvott gumikerék gördülése az aszfalton nagyon nem így néz ki. Az iskolai fahasáb nem deformálódik, miközben húzgálod, a gumi meg nagyon is. Az jól látszik, hogy az oldalfal belapul, viszont a futófelület is szenved némi alakváltozást. A lágy gumi rugalmasan benyomódik az aszfalt egyenetlenségei közé, a kapcsolódásuk felnagyítva kicsit hasonlít arra, ahogy a fogaskerekek fogai találkoznak. Ilyenkor nem mindegy, hogy mekkora felületen jön létre ez a kapcsolódás. A kerék csúszásakor pedig az aszfalt egyenetlenségeibe beült gumi elnyíródik, leválik a futófelületről, az ehhez szükséges erőnek pedig nagyon örülünk, mert tapadást hoz létre. Egyébként az aszfalt is deformálódik: gondolj csak a nyomvályúkra vagy a lámpák előtt "felgyűrt" burkolatra. Igaz, a Forma-1-es autók messze nem terhelik annyira, mint a nyergesvontatók, de a lényeg, hogy a burkolat sem teljesen merev - az iskolapad ellenben nem szokott meghajolni kísérletezés közben.

Tehát az, amit te írsz a súrlódásról, igaz, csak a gördülő autókerék nem úgy súrlódik, ahogy te azt iskolában láttad.

A legfontosabb tényező pedig mégis az, hogy a súrlódási erő igenis függ a felület nagyságától gumi/aszfalt páros esetében. Főként mivel a gumi deformálódik és kitölti az aszfalt kis barázdáit már viszonylag kis terhelésnél is. Így hiába nyomod az aszfaltba kétszer olyan erősen, a súrlódási erő nem nő kétszer akkorára, mivel nagyjából már eredetileg is kitöltötte a barázdákat: nem tud kétszer olyan jól "harapni". Ellenben ha a kétszeres terhelés mellé kétszeres érintkezési felületet is adsz neki, akkor értelemszerűen a súrlódási erő is kétszeres lesz. Tehát nagyon is számít az érintkezési felület nagysága.

Matematikailag ezt úgy lehet megfogalmazni, hogy a gumik és aszfalt között ébredő súrlódási erő a terhelésnek 1 alatti hatványával arányos. Csak hogy egyszerű számoknál maradjunk, legyen az arányosság 2/3-adfokú és az érintkezési felület 4/3-szorosára növelt: 4/3 * (3/4)^(2/3) = 1,10 azaz 10%-kal nagyobb súrlódási erőt biztosít azonos terhelés és súrlódási együttható mellett.

Az a helyzet, hogy az F1 autók gumija és az út közt nem a klasszikus fizikai értelmű súrlódás hat.

Ugyebár akár tapadási, akár csúszási súrlódásról beszéltünk suliban, mindig is az összeszorító és súrlódó erő hányadosa volt a "mű", súrl. együttható értéke, láthatóan egyenes arányt, a két erő közt lineáris kapcsolatot feltételezve.

Na ez a gumi nem ilyen.

Ennek a hagyományos fizika szerinti "mű" értéke egynél magasabb!

Ez nem az a súrlódás, amit az iskolapadban ülve megismertünk.

Ez "ragadás". Van összefüggés az összenyomó erővel ,de egyáltalán nem lineárisan.

Ott meg számít a felület nagysága.