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PIENO PNEUMATICO. COME “LEGGERE” LE GOMME IN FORMULA 1

Prevedere con precisione il comportamento degli pneumatici è la chiave per vincere le gare, ma è una strada tortuosa che ancora oggi mette a dura prova gli ingegneri.

Capire il comportamento dei pneumatici in ogni contesto è la chiave per vincere nel motorsport, tuttavia anche nell’odierna realtà tecnologica con ingenti team specializzati nel monitoraggio e nello studio degli stessi, si hanno grandi margini di errore con conseguente risvolto sulla prestazione.

Introduciamo in questo breve articolo una sintesi di quello che sono gli ingredienti chiave nella scienza fondamentale applicata agli pneumatici.

Ciò è dovuto principalmente alla natura viscoelastica della gomma; ricordiamo che la caratteristica fondamentale di un materiale cosiddetto “viscoelastico” è la dipendenza del comportamento dal tempo e dalle velocità di applicazione del carico o della deformazione. Se, dopo aver applicato uno sforzo a un materiale viscoelastico, lo si rimuove istantaneamente, comparirà una deformazione residua che, tuttavia, diminuirà lentamente con il passare del tempo.

Questo Delta di tempo o “LAG” tra il momento in cui il carico viene rimosso e quando la gomma ritorna alla forma originaria è chiamato ISTERESI”, e durante l’isteresi una porzione di questa energia viene dissipata in calore. Il comportamento specifico di un pneumatico , in riferimento alle varie frequenze e temperature di esercizio dipende principalmente dalla durata di questa isteresi, dell’ammontare di calore generato durante il processo e dal modulo di elasticità dello stesso; questo comportamento così dinamico di tali parametri ci fa capire il perché di tanta difficoltà nel fare delle previsioni accurate sul comportamento dei pneumatici in un contesto come la F1 dove le coperture sono soggette a grandi variazioni di  carichi e temperature.

Per capire il comportamento dello pneumatico dobbiamo capire cosa si intende per “Grip”.
Lo scambio di forze tra pneumatico e suolo dipende dall’attrito che esso ha con la superficie stradale.

La gomma genera attrito principalmente in due modi: adesione e deformazione (ciclo di isteresi).

Come il nome suggerisce, l’adesione si verifica a livello molecolare, mentre lo pneumatico ruota, le molecole di gomma si legano alla pista deformandosi. La viscosità della gomma resiste a questa deformazione, generando attrito.

Fig.modello dinamico contatto pneumatico – asfalto

Complessivamente, l’elasticità della gomma e l’isteresi aiutano a generare forza d’attrito che produce GRIP , mostrando degli elevati valori di questi ultimi , quando si è chiusa la finestra di temperatura cosìddetta chiamata “di transizione vetrosa”.

La temperatura di transizione vetrosa è l’intervallo di temperatura in cui il substrato polimerico cambia caratteristiche passando da un comportamento simil materiale vetroso rigido a morbido (non fuso) e di solito viene misurata in termini di rigidità o modulo.

Questo è il motivo per cui la temperatura degli pneumatici è di così vitale importanza per comprendere il degrado degli stessi.

Michelin. (2001). The Tyre – Grip. [Online].

Ing. Daniele Musco

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