Postaramy się odpowiedzieć na często zadawane pytania dotyczące ciśnienia w oponach motocyklowych. Jak to wygląda z punktu widzenia fizyki oraz… strat mocy motocykla?
Foto: Mieszko Majba
Motocykl jadąc ma włączony silnik, który produkuje moc. Nawet jadąc ze stałą prędkością, ta moc jest na coś zużywana. W znakomitej większości jest to opór powietrza, lecz także opór toczny opon. Ten drugi zależy w znacznej mierze od ciśnienia w oponach. Im mniejsze ciśnienie, tym więcej mocy motocykl musi stracić na poruszanie się. Z drugiej strony im większe ciśnienie, tym mniejszą powierzchnią koło styka się z podłożem oraz ma większą sztywność – czyli mniejszy komfort, a nawet mniejszą przyczepność.
W sporcie z kolei opony muszą być ciepłe, bo tylko wtedy mieszanka wyścigowa właściwie pracuje. Żeby nie ostygły, ciśnienie musi być na tyle małe, żeby energia tracona na oporach tocznych była wystarczająco duża, by utrzymać temperaturę cały czas chłodzonej opony. Musimy dojść do równowagi, kiedy ilość energii produkowanej w wyniku odkształcania opony przy dużych prędkościach jest taka sama, jak energia stracona w wyniku chłodzenia.
Tu fizyka odrobinę pomaga. Ale o tym za chwilę. Przemiany gazowe przy stałej objętości opisuje równanie stanu gazu doskonałego pV=nRT.
R to uniwersalna stała gazowa
n to liczba moli gazu
T to temperatura w Kelwinach
P to ciśnienie w Paskalach
Nie trzeba się jednak tego równania bać, ponieważ zaraz wyrzucamy z niego rzeczy, które się nie zmieniają. A nie zmienia się ani ilość gazu (nie spuszczamy powietrza przecież), ani objętość opony (bo nie puchnie jak balon, tylko jest raczej tego samego kształtu). Stała gazowa jest stała nawet z nazwy.
Czyli co nam zostaje? p/T=const.
Znaczy, że stosunek ciśnienia do temperatury jest zawsze taki sam. Tylko pamiętajcie! Temperatura podawana jest w Kelwinach – czyli 0 stopni Celsjusza to 273 Kelwiny. No to do dzieła!
Załóżmy, że zimne slicki (tył) pompujemy na 1,8, a ich temperatura to 20 C. Czyli 293K (1C = 1K tylko skala zaczyna się w innym miejscu). Te opony grzejemy do 100 C = 393K. Nasze równanie wygląda wtedy tak:
1,8/293=x/393
(1,8*393)/293=x
X=2,41
Proszę bardzo! Ciepły tylny slick (napompowany do 1,8 na zimno) ma ciśnienie 2,4!
Dzisiaj wiele sportowych opon wyścigowych pracuje optymalnie przy 1,4- 1,5 bar. Wtedy na zimno ta opona powinna mieć ciśnienie 1,1 bar. Wzór poniżej:
1,5/393=x/293
X=1,1
Wracamy do tego, że fizyka pomaga. Otóż im wyższe ciśnienie, tym mniej energii się zużywa na podgrzewanie. Co oznacza, że zimna opona z małym ciśnieniem podgrzewa się szybko, a im bardziej temperatura rośnie, tym większe staje się ciśnienie i tym mniej opona się podgrzewa. I po pewnym czasie mamy stan równowagi. Stąd właśnie dobór właściwego ciśnienia jest tak ważny, bo od niego właśnie zależy, czy opony będą miały właściwą temperaturę. Znaczy – czy ten stan równowagi ustali się na właściwej temperaturze, czy nie.
Jeśli przesadzimy z ciśnieniem, opony nigdy się nie podgrzeją. Jeśli damy zbyt mało, mimo tego że będą gorące, wciąż będą zbyt mocno się odkształcały (będziemy jechali na tak zwanym flaku).
Ważne : to jaką temperaturę osiągają opony na torze będzie też zależeć od tego jak jedziemy. Początkujący kierowca, jadąc powoli, nie utrzyma takiej temperatury opony jak zawodnik.
To było o wyścigach, a teraz o ulicy!
Na ulicy, gdzie niewiele osób używa opon wyścigowych (opon wyścigowych nie sposób rozgrzać w mieście) nie mamy już do czynienia z grzaniem opon w kocach. Gumy w tego typu warunkach powinny właściwie pracować w każdej temperaturze – oczywiście lepiej trzymają kiedy osiągną minimalną temperaturę. I tu powinniśmy stosować się do zaleceń producenta. Ten jednak zawsze podaje ciśnienie „od – do”, oraz maksymalne dla opony. Jaki to ma wpływ na moc? Zobaczcie więc porównanie opon z większym ciśnieniem i z mniejszym.
Obydwa wykresy dotyczą rozmiaru kół wyścigowych – czyli klasycznych R17 180. Czarna linia przedstawia pomiar opony napompowanej na 2,7 bar, a czerwona dla opony napompowanej do poziomu 2,1 bar. Różnica jak widać jest ogromna. Z moich doświadczeń wynika, że powyżej 2,7 bar nie zyskuje się już prawie nic.
Innymi słowy: jeśli możecie, napompujcie koła mocniej – motocykl stanie się trochę zrywniejszy. Oczywiście nie należy przesadzić, ale wiedzieć o tym warto. Mając w pamięci, że do poruszania się z prędkością 100 km/h potrzebujemy około 7 kW łącznie, a do poruszania się motocyklem z prędkością 200 km/h około 55 kW, można zauważyć, że ciśnienie ma duże znaczenie przy niewielkich prędkościach, a przy wyższych mniejsze. Choć oczywiście przy tych wyższych prędkościach zawsze może nam zabraknąć właśnie tych ostatnich 10 kW.
Podsumowując
Na wyścigach ustawiać zalecaną temperaturę na gorąco, i mierzyć po sesji – jeżeli spadła to znaczy, że trzeba wyjechać na nieco wyższej.
Na drodze pompować tyle, ile jest wygodnie, ale powyżej 2,7 bar nie ma już zysku mocy.
Druga opinia – Pejser
Jeżeli nie macie wysokiej klasy koców do opon wyścigowych ( wskazujących temperaturę) , to na torze trudno wam będzie kontrolować dokładną temperaturę opon i nie będziecie pewni, czy wyjeżdżając na dogrzanych gumach rzeczywiście dysponujecie prawidłowym ciśnieniem (czy rzeczywiście są dogrzane, czy nie). Na torze w Poznaniu dochodzą do tego częste problemy ze spadkami napięcia. Opony grzane przez godzinę rano nie muszą osiągnąć takiej samej temperatury, jak grzane przez godzinę po południu. Dlatego osobiście na treningach zawsze zjeżdżam po dwóch okrążeniach, sprawdzam ciśnienie dogrzanej gumy i potwierdzam jego zgodność z zaleceniami zespołów z Mistrzostw Świata dotyczących prawidłowego ciśnienia dla rozgrzanych opon w danych warunkach. Czasami informacje jakie mają zespoły nieco różnią się od standardów zalecanych przez producenta. To jednak nie będzie mieć znaczenia dla początkujących i średnio zaawansowanych kierowców – wystarczy, że będziecie się trzymać oficjalnych zaleceń dla danej opony.
