Công thức 1 hay còn được gọi là F1 là giải đua xe đỉnh cao. Môn thể thao này sử dụng chủ yếu các xe đua đã được tối giản và cải tiến động cơ. Mỗi chặng đua còn được gọi là Grand Prix và tại mỗi giải, các tay đua sẽ đi vòng quanh đường đua trong thời gian nhanh nhất có thể.
Trong mỗi cuộc đua, vận động viên sẽ phải điều khiển xe ở trạng thái nằm. Đây là một cách lái khá đặc biệt tuy nhiên có lý do khoa học đằng sau việc các nhà sản xuất xe đua thiết kế vị trí ngồi như vậy. Đó chính là cách giúp giảm lực cản của không khí và duy trì trọng tâm thấp cho xe.
Lực cản ở đây là gì?
Theo Scienceabc, lực cản liên quan đến sức cản không khí phải đối mặt với bất kỳ đối tượng chuyển động nào. Đó cũng chính là chiếc xe đua F1. Các đội đua đa số đều thiết kế chiếc xe sao cho thật nhỏ gọn nhằm giảm sức cản không khí và tăng tốc tốt hơn. Nói cách khác, các đội đua F1 luôn thiết kế chiếc xe sao cho đạt được tính khí động lực học cao hơn bằng cách giảm sức cản không khí.
Sức cản không khí liên quan đến các hạt trong không khí đẩy lùi một vật thể đang chuyển động. Mức độ cản của không khí được xác định bởi hai yếu tố, đó là tốc độ của xe đang di chuyển và diện tích mặt cắt tiếp xúc. Tốc độ hoặc diện tích mặt cắt cắt càng lớn thì sức cản không khí càng lớn.
Những chiếc xe đua F1 không thể hy sinh tốc độ nên họ phải giảm diện tích mặt cắt ngang, đó là chiều cao, chiều rộng của phần đầu xe đua. Như bạn có thể thấy, chiều cao của một chiếc xe đua F1 rất thấp và diện tích mặt cắt ngang thấp hơn nhiều so với một chiếc xe thông thường. Nhờ đó, xe đua F1 có tốc độ di chuyển nhanh hơn nhiều.
Người nằm trong khi lái sẽ giúp giữ chiếc xe di chuyển ổn định trên mặt đất
Khi di chuyển với tốc độ nhanh như vậy, xe đua thường có xu hướng bốc và nảy lên cao. Điều này là do sự khác biệt về áp suất bên dưới và bên trên xe. Lực nâng đối với một vật thể đang chuyển động là kết quả của sự chênh lệch áp suất do luồng khí di chuyển nhanh.
Tư thế nằm phổ biến khi lái của các tay đua F1
Để tránh tình trạng xe bị nâng lên khỏi mặt đất, các đội đua F1 đã nghĩ ra rất nhiều giải pháp, trong đó có việc thiết kế vị trí ngồi cho phép vận động viên có thể nằm xuống khi lái. Chiều cao thấp của xe sẽ giúp tạo ra lực nâng ít hơn và giữ cho xe luôn chạm đất khi tăng tốc.
Ngoài ra, xe đua cũng sử dụng càng lớn ở phía trước và phía sau để tạo lực nâng âm (hạ xuống). Lực này có thể nặng gấp 3,5 lần trọng lượng của xe, nhờ đó giúp xe luôn ổn định khi di chuyển với tốc độ cao.
Giữ trọng tâm xe ổn định
Ngoài việc đem tới hiệu quả về khí động lực học, một lý do khác khiến xe đua có thể duy trì sự ổn định trên mặt đất, đó là trọng tâm phân bổ đều. Việc người lái nằm gần mặt đất hơn giúp chiếc xe cân bằng trọng lực tốt hơn khi vào cua, phanh hoặc tăng tốc.
Hãy để ý khi bạn lái xe thông thường, bạn thường có xu hướng lao về phía trước khi phanh gấp hoặc nghiêng về sau khi tăng tốc đột ngột. Đây là quán tính khi bạn ngồi trên một chiếc xe có trọng tâm phân bổ không đều.
Bên cạnh đó, thời gian bị lãng phí khi xe bị dao động lên xuống trong lúc di chuyển sẽ được triệt tiêu nhờ hệ thống treo (bộ phận có tác dụng giảm tần số dao động của xe, đảm bảo sự êm ái khi di chuyển trên đường) được đặt rất thấp.
Vì xe có trọng tâm thấp hơn xe thông thường nên nó có thể thay đổi hướng ngay cả ở tốc độ lớn và cho phép người lái có thể hoàn thành vòng đua nhanh hơn. Điều này đặc biệt cần thiết vì các đường đua F1 thường dài, ngoằn nghèo và yêu cầu các tay đua phải xử lý nhanh ở tốc độ cao nếu muốn chiến thắng.
Dù được thiết để tay lái có thể nằm xuống khi lái nhưng bên trong xe đua vẫn khá rộng rãi để thoải mái đạp chân ga. Gần như mỗi chiếc ghế đều được thiết kế sao cho phù hợp với hình dạng và kích thước cơ thể của tay đua.
Do lái trong tư thế nằm nên tay đua chỉ nhìn được một phần đường đua. Tuy nhiên hầu hết các tay đua đều rèn được kỹ năng phản xạ trên đường đua dù góc nhìn khá hẹp.
Đua xe F1 là một môn thể thao và cũng là ngành kinh doanh hái ra tiền. Ngoài yếu tố con người, các đội đua đều rất chủ trọng vào việc nghiên cứu, nâng cấp sức mạnh cho những xe đua bởi nó chính là yếu tố quan trọng quyết định thắng thua.
Ví dụ như đội đua Mercedes AMG Petronas F1 đã chiến thắng hầu hết giải Constructors Cup và là một trong những đội đua F1 xuất sắc nhất từ năm 2014 đến 2018, dù rằng họ đã thay thế khá nhiều tay đua khác nhau. Nói như vậy là để thấy tầm quan trọng của việc thiết kế chiếc xe đạt tốc độ và khí động lực học cao nhất sẽ quyết định thắng thua như thế nào.