Gimana Ya Cara Membandingkan Kehebatan Mobil Balap?

Gimana Ya Cara Membandingkan Kehebatan Mobil Balap?

Mobil balap yang hebat harus punya engine yang powerfull, ban balap dengan grip yang baik, dan driveability yang juga baik sehingga mampu bermanuver dengan cepat. Beberapa faktor lain juga harus diperhatikan, yaitu distribusi berat yang tepat, distribusi downforce yang sesuai dengan grip yang tersedia antara roda depan dan belakang. Jika ingin membandingkan satu mobil balap dengan mobil yang lainnya, semua parameter di atas harus dinilai dan dibandingkan. Perbandingan ini tentu tidak mudah karena semua parameter itu mempunyai bobot yang berbeda. Namun ada satu ukuran yang dapat mewakili semua parameter di atas, yaitu diagram ggv. Apa itu Diagram ggv?

Sebelumnya, perlu dipahami dulu definisi kecepatan dan percepatan. Kecepatan didefinisikan sebagai besarnya perubahan posisi sesuatu pada setiap satuan waktu. Sedangkan percepatan adalah perubahan kecepatan setiap satuan waktu. Karena kecepatan adalah termasuk besaran vektor yang memiliki nilai dan arah, maka percepatan ada dua jenis. Jenis pertama adalah percepatan akibat adanya perubahan nilai kecepatan, yaitu bisa berupa akselerasi ataupun deselerasi. Percepatan ini disebut percepatan longitudinal. Jenis kedua adalah percepatan akibat perubahan arah kecepatan yang dinamakan percepatan lateral dan diakibatkan oleh gaya sentrifugal saat mobil berbelok.

Dalam dunia balap, percepatan sering dinyatakan dalam satuan “g”, yaitu percepatan akibat gravitasi bumi yang besarnya 9.8 m/s2. Perbandingan dengan gravitasi ini memudahkan kita dalam membayangkan percepatan yang terjadi. Sebagai contoh, mobil yang berakselerasi dengan percepatan sampai 1g mempunyai percepatan yang sama dengan percepatan benda yang jatuh akibat gravitasi bumi. Sedangkan percepatan lateral sebesar 1g berarti keempat roda mobil akan menahan beban sebesar 1 kali bobot total mobil ke arah samping berlawanan dengan arah belokan, sementara pembalap di dalamnya juga menahan beban sebesar 1 kali bobot tubuhnya sendiri. Bisa dibayangkan bagaimana penderitaan pembalap F1 yang mobilnya mampu berbelok dengan percepatan lateral lebih dari 4g dan bahkan berdeselarasi hampir 5g!

Percepatan lateral terjadi akibat gaya sentrifugal saat mobil berubah arah, sehingga besarnya pun bergantung pada gaya sentrifugal. Gaya sentrifugal yang bekerja pada sesuatu yang bergerak tidak di garis lurus adalah massa benda dikalikan dengan kuadrat kecepatan dan dibagi dengan jari-jari kurva belokan atau secara notasi biasa dinyatakan dalam:

Fcentrifugal = m (V^2/R)

m adalah massa benda, V adalah kecepatan benda, dan R adalah jari-jari kurva belokan. Karena percepatan adalah gaya dibagi massa benda, maka percepatan lateral bisa dinyatakan sebagai (V2/R). Artinya, percepatan lateral akan meningkat jika kecepatan mobil makin cepat (dengan kenaikan yang kuadratis) dan/atau mobil berbelok makin tajam (R makin kecil).

Dalam hal performa, hanya ada empat kemampuan dasar yang menjadi ukuran kehebatan suatu mobil balap, yaitu:
• Kecepatan maksimum yang mampu dicapai
• Kemampuan berakselerasi
• Kemampuan berdeselerasi
• Kemampuan berbelok dengan cepat dan tajam
Semua teknologi yang terlibat di dalam mobil F1 bertujuan untuk meningkatkan empat kemampuan di atas. Karena itu, ukuran atas performa mobil balap hanya diwakili oleh empat faktor tersebut.

Jika percepatan longitudinal dan lateral pada kecepatan tertentu diplot dalam satu bidang datar, maka diagram g-g seperti di samping akan terbentuk. Sumbu vertikal adalah percepatan longitudinal dan percepatan lateral di sumbu horizontal. Garis pada diagram itu adalah batas kemampuan mobil sehingga kondisi percepatan mobil saat balapan akan selalu berada di dalam kurva g-g itu. Mobil tidak boleh dioperasikan di luar kurva itu, jika tidak ingin melintir ke luar lintasan. Namun demikian, pembalap dituntut untuk selalu malajukan mobilnya pada garis batas diagram itu agar kemampuan mobil dapat dimanfaatkan secara maksimal. Satu kotak mewakili 1g, sehingga nampak bahwa kemampuan berdeselerasi dan percepatan lateral (ke kiri dan ke kanan) mobil F1 bisa lebih dari 4g!

Untuk mobil-mobil balap modern yang menghasilkan downforce yang cukup besar, bentuk diagram ini bisa sedikit berubah-ubah. Jika setingan sudut sayap ditingkatkan sehingga downforce meningkat, maka kemampuan pengereman dan percepatan lateral akan sedikit meningkat sementara kemampuan akselerasi sedikit menurun akibat terbatasnya kemampuan mesin untuk mengatasi meningkatnya dragforce.

Jika diagram g-g itu diplot pada tiap tingkat kecepatan, maka terbentuklah diagram 3 dimensi g-g-V diagram seperti terlihat pada gambar di samping, dengan sumbu tegak mewakili kecepatan (V).

Gambar yang terakhir menampilkan perbandingan antara diagram g-g-V antara mobil-mobil balap F1 yang pernah diciptakan. Mobil Mercedes W196 adalah mobil hebat milik Fangio di tahun 1955 dan merupakan mobil generasi terakhir pada era mesin yang ditempatkan di depan pembalap. Tampak performa Mercedes W196 bermesin 2.5L 8 silinder dengan tenaga 280 BHP masih sangat jelek (walaupun hebat di jamannya). Kemampuan akselerasinya kurang dari 0.5g, dan pengereman hanya 0.95g karena teknologi disc brake belum digunakan. Maksimum percepatan lateral belum mencapai 1g karena pemanfaatan downforce yang belum optimum (mobil ini belum memanfaatkan sayap untuk memberikan downforce), serta grip ban yang masih sangat buruk karena lebar bannya hanya 7 inch. Mobil Lotus Ford T72 di tahun 1971 sudah jauh lebih baik karena telah memanfaatkan sayap-sayap dan ban lebar (sampai 20 inch) untuk memaksimalkan grip. Percepatan lateral Lotus T72 mampu mencapai 2g.

Revolusi besar terjadi di awal tahun 80-an berkat pemanfaatan ground effect dan side skirt serta penemuan material CFRP (Carbon Fibre Reinforced Plastic) untuk material bodi mobil dan komponen lainnya. Di tahun 1983 Lotus T95 bermesin Renault 1500cc turbocharger mampu berpercepatan lateral hampir 4g!

Di tahun 1984 side skirt dilarang dan pada 1989 turbocharger pun dilarang. Namun performa mobil F1 terus meningkat dengan berkembangnya ground effect karena fungsi diffuser makin optimal. Puncak performa mobil ada pada tahun 1994 sebelum tragedi tewasnya Ayrton Senna di Imola. “Mobil super” Williams FW15 tahun 1993 bahkan mempunyai kemampuan pengereman sebesar 5g dan percepatan lateral 4.5g! Performa luarbiasa mobil ini sangat dipengaruhi oleh teknologi suspensi aktif yang amat beasar peranannya dalam memaksimalkan grip ban.

Setelah Senna meninggal, FIA membatasi banyak hal untuk mengurangi downforce agar kecepatan dan percepatan mobil berkurang. Namun demikian, perkembangan teknologi otomotif terus melaju pesat. Mobil Ferrari F300 di tahun 1998 bahkan masih mampu menyamai performa Williams FW15 walaupun mesinnya lebih kecil 500cc dan downforce sudah banyak berkurang