00:00:04 Toto je jeden z nejvyladěnějších strojů na světě.

00:00:10 Byl zrozen pro jednu jedinou věc.

00:00:14 Závodit

00:00:23 a vyhrávat.

00:00:26 Jen za pár sekund akcelerují Formule 1 na rychlost,

00:00:30 při které se vznese tryskové letadlo.

00:00:39 Vlastně jsou tak rychlé,

00:00:42 že inženýři mají problém, aby jim zabránili vzlétnout.

00:00:47 Takový výkon chce titan, karbonová vlákna

00:00:49 a všechny ty další exotické moderní materiály,

00:00:53 ale také překvapivé inženýrské souvislosti.

00:00:57 Revoluci v dělostřelectví,

00:01:00 nový design tryskového motoru,

00:01:07 starodávný člun,

00:01:11 ochranný pancíř

00:01:14 a kovářskou výheň.

00:01:26 TECHNICKÉ DIVY SVĚTA

00:01:29 FORMULE 1

00:01:31 Formule 1 má jeden jediný cíl.

00:01:34 Jet v neděli po okruhu zhruba 300 kilometrů co nejrychleji.

00:01:40 Všechno, co vidíte, je konstruováno ke zlepšení výkonu,

00:01:44 snížení váhy jen milisekundy po startu.

00:01:48 Materiály, motor, tvar.

00:01:51 Jejich promyšlená aerodynamika je přilepí na silnici tak dobře,

00:01:56 že by mohly jet tunelem v Monte Carlu vzhůru koly.

00:02:00 No, teoreticky.

00:02:02 Na těchto strojích není nic nadbytečného.

00:02:05 Nic, co se netýká větší rychlosti,

00:02:08 držení na silnici a rychlého zastavení.

00:02:11 Žádný prostor na zavazadlo nebo mapu.

00:02:15 Výsledkem je plnokrevný stroj, který váží polovinu toho,

00:02:19 co běžné auto. Ale je to auto.

00:02:22 Dělá stejné věci jako běžná auta, jen o hodně rychleji.

00:02:26 O hodně dráž a bez ukazatelů.

00:02:31 Mysleli byste, že Formule 1 musí mít obrovský motor.

00:02:35 Motory jsou menší, než v mnoha rodinných autech.

00:02:39 Jen 2,4 litru.

00:02:41 Tajemstvím je přesnost, ne brutální síla.

00:02:48 A ta přesnost je slyšet.

00:02:54 Tento typický zvuk je komponentem při rychlostech,

00:02:58 které by běžné auto zničily.

00:03:02 Tlukoucím srdcem auta s motorem s vnitřním spalováním,

00:03:06 ať už je to rodinné auto, nebo Formule 1, je toto.

00:03:09 Píst ve válci.

00:03:11 Válec jsme odřízli, abyste viděli, co se tu děje.

00:03:15 Začíná to výbuchem paliva nahoře,

00:03:18 jako u každého motoru s vnitřním spalováním.

00:03:22 Expandující plyny strčí píst uvnitř válce dolů,

00:03:25 tím dojde ke dvěma věcem.

00:03:27 Otočením hřídele dole se další píst zvedne nahoru

00:03:31 a je připraven k výbuchu a pokračování cyklu.

00:03:34 A otáčející se hřídel nakonec pohání kola auta.

00:03:38 Výkon se dá zvýšit větším počtem pístů ve válcích a zvýšením otáček.

00:03:43 To je kolikrát za minutu jde píst nahoru a dolů a otočí hřídelí.

00:03:47 Motory Formule 1 mají stejný design jako běžný motor.

00:03:51 Píst pohybující se ve válci nahoru a dolů.

00:03:54 Ale motor ve vašem autě by doslova explodoval,

00:03:57 kdyby měl jen poloviční otáčky jako má Formule 1.

00:04:02 Teplo a tlak by byly moc velké.

00:04:06 Takhle to vyřešili konstruktéři F1.

00:04:09 Získat víc z každého výbuchu tady nahoře

00:04:13 díky velkému pokroku v dělostřelectví.

00:04:18 Motory s vnitřním spalováním jsou jako děla.

00:04:22 Využívají explozi na jednom konci, aby něco protáhly válcem.

00:04:26 Stejný proces, ale jiný efekt.

00:04:30 Aby se výstřel co nejvíc využil, musí se omezit takzvaná vůle střely

00:04:34 Ta není pro dělo nebo vyladěný motor dobrá.

00:04:42 Abych zjistil proč, šel jsem do vybraného slavného střediska F1

00:04:47 za expertem na děla Nickem Hallem.

00:04:51 V tomto bodě se setkává technologie F1

00:04:54 a vojenská dělostřelecká historie. Jak to jde vylepšit?

00:04:59 Je důležité, aby válec a projektil vzájemně pasovaly.

00:05:05 Na počátku historie dělostřelectví,

00:05:09 kdy se hlavně nedaly úplně přesně vrtat

00:05:12 a nedala se spolehlivě vyrobit přesně kulatá dělová koule,

00:05:16 musela být v hlavni mezera, aby se koule nezasekla.

00:05:21 Kvůli té mezeře se ztratil výkon.

00:05:23 Vůle střely v hlavni byl bezpečnostní prvek,

00:05:27 aby se koule v hlavni nezasekla. Ale za jistou cenu.

00:05:31 Je to mezera mezi projektilem, koulí, nebo v tomto případě válcem,

00:05:36 a samotným dělem. Mezera mezi nimi.

00:05:40 Ano, to je vůle střely.

00:05:43 Tady jsou 2 projektily, 2 válce.

00:05:46 Jeden je o trochu menší než ten druhý.

00:05:49 Myslíte, že ten malinkatý rozdíl je dostatečný?

00:05:53 Mezi stěnou a projektily a nějak výrazněji to ovlivní výkon děla?

00:05:58 Ano, myslím, protože ta mezera představuje prostor,

00:06:02 kde se může zbytečně ztrácet tlak.

00:06:06 -Nepatrný rozdíl se projeví v tom, jak silně dělo vystřelí?-Jo.

00:06:12 Nejdřív vyzkouším ten menší, s malou vůlí.

00:06:15 Mělo by to trochu ovlivnit výkon děla, ale bude bezpečnější.

00:06:20 Vezmu si ten větší.

00:06:23 Zároveň je to také první dělo, co jsem kdy postavil.

00:06:27 Tak to nabijeme.

00:06:29 -Mám to tam pustit?
-Jo.

00:06:32 Je to tam, řekl bych. Nabijeme dělo.

00:06:37 Mé jemně sestavené dělo vytváří tlak do 5 barů.

00:06:41 To je 72 liber na čtvereční palec.

00:06:44 Což, doufejme, vystřelí projektil do velké vzdálenosti.

00:06:49 -Dělo je nabité.-Jo, já uteču.
-Od tří do nuly. 3, 2, 1, teď.

00:06:55 Jsme připraveni? Tak 3...

00:06:58 -Nikdy jsem nestřílel z děla. Vy ale hodně.-Jo.

00:07:02 Budu rychlej. 3, 2, 1.

00:07:09 Tlak, uvolněný špičkovou pákou a lanem,

00:07:13 protlačí píst válcem a vystřelí ho do vzduchu.

00:07:18 -Fungovalo to.-Bylo to skvělé.
-To byl ten menší projektil.

00:07:23 Teď půjdeme mou golfovou vlajkou označit místo dopadu.

00:07:30 Na první pokus úctyhodná vzdálenost 48 metrů.

00:07:34 Tak, není to cvičení v účinnosti mého vzduchového děla,

00:07:39 ale je to dobré, co říkáte?
-Vůbec to nebylo špatné.

00:07:44 To byl mírně poddimenzovaný projektil, nebo válec.

00:07:48 S malou mezerou, takzvanou vůlí střely v hlavni.

00:07:52 Tenhle tam padne jak ulitý.

00:07:56 Kdyby byl moc velký a museli bychom ho tam natlačit,

00:07:59 ztratil by energii k překonání tření.

00:08:02 Ano, ale máme tu velmi dobré zpracování, že?

00:08:05 To nejlepší. Tak to tam dáme.

00:08:07 Je to o něco těsnější.

00:08:10 Budeme muset střelu trochu přesvědčit, aby šla dovnitř.

00:08:18 Když je těsný válec konečně na místě,

00:08:22 nastaví se tlak opět naprosto přesně na 5 barů,

00:08:25 jako v předchozím pokusu. Teď v hlavni není žádná mezera.

00:08:31 Moje dělo je tak trochu nebezpečné.

00:08:34 Fajn, kanón je nabitý. Projektil jsme nacpali do hlavně.

00:08:40 Radši budeme stát kousek dál, jsem trochu nervózní.

00:08:44 -Není tam mezera.
-Ne. Můžu na 3, 2, 1, teď?

00:08:47 -Jo, jo.
-Připraveni? 3, 2, 1.

00:08:56 -Přesvědčivé.-Jo, dokonce i zvuk byl dramatičtější.

00:09:01 A určitě to dopadlo mnohem dál, díky té nepatrně menší mezeře.

00:09:06 Určitě.

00:09:12 Přesně stejná síla vystřelila projektil mnohem dál.

00:09:17 A to jen díky větší těsnosti.

00:09:22 Víme, že to dolétlo dál než 48 metrů, ale o kolik dál?

00:09:27 11, 12. Takže letěl o 12 metrů dál.

00:09:34 -Ze 48 metrů.
-25procentní zvýšení.

00:09:38 Díky nepatrnému zmenšení mezery.

00:09:42 Jo. Neztratili jsme žádný tlak a zvětšili dostřel, menší mezerou.

00:09:48 Ale opravdu jsem mezi těmi dvěma neviděl rozdíl.

00:09:52 Sotva se to na nich dalo poznat.

00:09:55 Ano, nebylo to víc, než tloušťka nehtu.

00:09:58 A tenhle je o 25 procent účinnější. Stejný náboj, stejná síla.

00:10:02 Takže je lepší tu mezeru v hlavni snižovat.

00:10:06 Přesné zpracování znamenalo, že dělostřelci nedovolili mezery.

00:10:10 Vše díky Johnu Wilkinsonovi,

00:10:13 tehdy známému jako Železný šílenec Wilkinson.

00:10:17 Koncem 18. století vyvinul soustruh na děla

00:10:20 k přesnému opracování hlavní. Uvědomil si, že by jeho soustruh

00:10:24 mohl díky přesně vysoustruženým válcům

00:10:27 zvýšit účinnost parních strojů.

00:10:31 Stejný princip zrychlil auta Formule 1 na rovinkách.

00:10:35 Jen ten nepatrný rozdíl, nepatrné zvýšení velikosti,

00:10:39 přineslo zvýšení dostřelu projektilu z děla.

00:10:43 Jestli si myslíte, že fungovalo jako píst ve válci,

00:10:47 který vystřelí tisíckrát a tisíckrát za minutu,

00:10:51 tak se vůbec nemýlíte.

00:10:55 Motory Formule 1 jsou tak jemně vyladěné

00:10:59 a písty sedí ve válci tak těsně,

00:11:02 že motor nemůžete bez poškození za studena startovat.

00:11:07 Jak mi vysvětlí technický ředitel F1 Mike Gascoyne.

00:11:11 Tento motor je teď studený,

00:11:14 a tím jsou písty ve válcích vlastně příliš těsné.

00:11:19 Jo, příliš. Když to teď nastartujete,

00:11:22 nerozbije se to, ale opotřebí a sníží se účinnost.

00:11:27 Musíme zapnout olejové a vodní ohřívače.

00:11:30 Vlastně je máme na časových spínačích přes noc,

00:11:34 takže se zapnou 3 hodiny před tím, než přijdeme,

00:11:36 a tím se motory dostanou na provozní teplotu

00:11:39 a můžou se otáčet.
-Když mluvíte o tolerancích,

00:11:42 to, jak jemně a těsně jsou věci navrženy a vyrobeny,

00:11:46 pokud jde o velikost, v tomto případě jsou tak těsné,

00:11:50 že dokud nemají správnou teplotu...
-Jsou vybroušené za horka.

00:11:52 Vlastně sestavené, když jsou horké, takže při teplotách,

00:11:56 při kterých budou pracovat, je dávají dohromady.

00:11:59 A proto tady tak sedí

00:12:01 a vypadají jako na přístrojích, co je udržují při životě.

00:12:05 Krmíte je horkou vodou a horkým olejem,

00:12:07 aby měly operační teplotu.
-Přesně.

00:12:11 Otáčky Formule 1 jdou do 18 000.

00:12:14 3krát víc, než zvládne normální auto.

00:12:20 Průměrné auto má kolem 200 koní, Formule 1 až 800.

00:12:27 Na 4,5 litru ujede jen 6,5 kilometru.

00:12:33 Jeho výkon se mění na rovinkách na ohromnou rychlost.

00:12:37 A to je problém.

00:12:44 Letadlo se vznese při rychlosti 290 kilometrů za hodinu.

00:12:48 Formule 1 může tuto rychlost při závodu 200krát překonat.

00:12:54 Občas se rychlá auta chovají jako letadla.

00:13:07 Manfred Winkelhock měl štěstí,

00:13:10 že se v roce 1980 z této známé nehody dostal.

00:13:16 Souvisí to s aerodynamickým tvarem tohoto auta.

00:13:21 Stačí chyba a vznese se. Umíte to, a vyhrajete závod.

00:13:35 Díky dávným, mnohem pomalejším a tišším dopravním prostředkům,

00:13:40 plachetnicím, se Formule 1 udrží na 4 kolech na silnici.

00:13:45 Stejný princip, jaký umožňuje plout námořníkům do větru,

00:13:50 umožní F1 jet co možná nerychleji.

00:13:54 Plout ve směru, kterým fouká vítr, je poměrně snadné.

00:13:59 Držte plachtu a poplujete s větrem.

00:14:03 Plout proti větru je mnohem obtížnější.

00:14:08 Víc než před 2000 lety přišli arabští námořníci na jeden trik.

00:14:13 Změnili tvar plachet.

00:14:16 Řešením byla trojúhelníková plachta, která má tvar křídla.

00:14:22 Jak mi vysvětluje aerodynamik Phil Rubini.

00:14:26 Phile, s koncepcí křídla jsem celkem obeznámen.

00:14:30 Podporuje vztlak. Ale jak s křídlem souvisí plachta?

00:14:33 -Ty jsou přece úplně jiné.
-Ano, vypadají jinak.

00:14:37 Ale když řeknete křídlo, víte, že u letadla bude fungovat.

00:14:41 A k udržení toho křídla ve vzduchu potřebujeme vztlakovou sílu

00:14:45 a ta vzniká vzduchem, obtékajícím křídlo.

00:14:48 Tvar křídla nad ním vytváří nižší tlak.

00:14:52 A proto stoupá.

00:14:55 Stejný princip pomáhá námořníkům, dávným i dnešním.

00:15:01 Arabští námořníci vymysleli před 2 000 lety účinné křídlo,

00:15:05 které slouží dnešním letadlům.

00:15:08 Představte si plachetnici.

00:15:11 Plachta vypadá tak trochu jako křídlo

00:15:15 a jak člun pluje po vodě, vítr to křídlo obtéká.

00:15:19 Podobně jako křídlo vytváří plachta oblast s nižším tlakem

00:15:24 a člun má tendenci k němu plout, tedy do strany.

00:15:31 Přidejte plochý kýl a člun nepopluje do boku, ale kupředu.

00:15:36 Do větru.

00:15:39 A tím tvar plachty pomáhá inženýrům F1.

00:15:49 To není Formule 1.

00:15:51 Ale díky úpravám, kterými nás inspirovali arabští námořníci

00:15:56 ho donutíme, aby se jako Formule 1 choval.

00:16:00 V jednom z nejmodernějších větrných tunelů na světě.

00:16:03 Rychlá auta využívají aerodynamiky,

00:16:06 aby je tlačila dolů a zdály se těžší.

00:16:09 Nezní to zrovna ideálně, ale těžší auto se tak snadno nevznese.

00:16:14 V tomto tunelu mají senzory na vážení aut, teď je to asi tuna.

00:16:19 Ale když pustíme malý hurikán, co tu mají, tak se to změní.

00:16:36 Vítr vytváří na otočených křídlech sílu směrem dolů.

00:16:41 Vidíte, že je tu síla směrem dolů.

00:16:44 Záporné číslo znamená, že křídla tlačí auto dolů,

00:16:48 místo aby ho zvedala.
-Je to záporný zdvih?-Ano.

00:16:53 Moje aeroúprava tlačí auto do země.

00:16:57 To je dobré pro přilnavost pneumatik a pro zatáčení.

00:17:04 Vítr fouká rychlostí asi 130 kilometrů za hodinu.

00:17:08 Ale inženýři mohou vypočítat,

00:17:11 kolik by to bylo při rychlosti 320 kilometrů v hodině.

00:17:15 Monitor ukazuje stejná čísla,

00:17:18 jako by auto jelo rychlostí Formule 1.

00:17:21 Při této rychlosti je tu síla... To ne!

00:17:25 Minus 1195, která ho tlačí dolů, ne nahoru. To je pořádná síla!

00:17:29 Ta křídla způsobí, že je auto o tunu těžší.

00:17:33 Nevzlétne.

00:17:37 Je to značná síla, ale podívejte na ten odpor.

00:17:41 Enormní.

00:17:44 Velká křídla vytváří velký odpor. Odpor vzduchu, který auto zpomalí.

00:17:49 Inženýři F1 se snaží snížit odpor a zvýšit přítlačnou sílu.

00:17:55 Moje auto by asi nedosáhlo ani 100 kilometrů za hodinu,

00:18:00 pokud bych tam nenamontoval několik motorů F1.

00:18:05 Jenom nápad, ale ne moc praktický.

00:18:12 No, pár věcí dokázalo, že asi v nejbližší době nemám šanci

00:18:16 být zaměstnaný jako aerodynamik týmu Formule 1.

00:18:20 Ale teorie funguje.

00:18:23 Tyto spoilery, ta křídla vzhůru nohama,

00:18:26 přitlačují auto dolů a způsobují, že váží 2krát víc než normálně.

00:18:31 Ale je tu ten nápad.

00:18:34 Jsou to opravdu jen otočená křídla, co tlačí auto na silnici.

00:18:38 Stačí je otočit na druhou stranu a máme křídla.

00:18:41 Na vzlétnutí.

00:18:43 Člověk nemá tak často k dispozici větrný tunel, takže...

00:18:47 Kluci, buďte tak hodní, otočte je! Zkusíme to.

00:19:00 Uvidíme, jak lehké to auto bude.

00:19:08 Tohle je skutečný zdvih, co tu vidíme.

00:19:12 Správně, je to kladné číslo, to nám ukazuje pozitivní zdvih.

00:19:16 Nadlehčuje auto.

00:19:18 Kdyby mé auto jelo rychlostí 300 kilometrů za hodinu,

00:19:22 vážilo by pouhých 200 kilo, méně než čtvrtinu své váhy.

00:19:30 Pro případ, že byste měli pochyby,

00:19:33 jak rozdílně se auto podle aerodynamiky chová,

00:19:37 Manfredovi to říkat nemusíte.

00:19:42 Abyste u Formule 1 získali promyšlenou aerodynamiku,

00:19:47 nestačí jen namontovat pár spoilerů.

00:19:50 Každá část auta je profilovaná tak,

00:19:53 aby byla vyváženou kombinací přítlačné síly a minimálního odporu

00:19:59 Odpovědí je rozdíl mezi dokončením závodu

00:20:04 a vítězstvím.

00:20:06 Tvrdí většina inženýrů F1, včetně Mika Gascoyna.

00:20:11 Miku, aerodynamika. Všichni instinktivně víme,

00:20:15 že když je něco špičaté, prořízne se vzduchem spíš,

00:20:19 než jako když odstrčíte vrata stodoly, a to je ono, ne?

00:20:24 To ne, protože když chcete jet rovně a velmi rychle,

00:20:29 pak to tak uděláte. Ať je to velmi špičaté a hladké,

00:20:33 ať máte minimální odpor,

00:20:35 ale, bohužel, tato auta by nezatáčela.

00:20:38 Když chcete zatočit za roh,

00:20:40 chcete vyvinout větší tlak na kola,

00:20:43 protože čím je větší tlak, tím budou přilnavější

00:20:46 a tím rychleji budete schopen zatočit.

00:20:49 Klasika je, když se díváte na startovací rošt v závodě F1

00:20:53 a když se díváte na auto na vedoucí pozici

00:20:56 a jste o 2 sekundy pomalejší, 1,9 je z toho aerodynamika.

00:21:01 To, co teď inženýr řekl, je velmi prosté.

00:21:04 Snížit čas jednoho kola. Odpověď je taky jednoduchá.

00:21:08 Zvýšit tah, nebo snížit váhu.

00:21:12 Ale je tu další možnost, psychika řidiče.

00:21:15 Jet rychleji, znamená myslet na nepředstavitelné.

00:21:21 Co se stane, když to pojedu do boku?

00:21:25 Doslova.

00:21:27 Protože bezpečný sebevědomý řidič je rychlejší.

00:21:32 A díky tryskovým motorům chrání F1 svůj cenný náklad velmi dobře.

00:21:42 Závodní auta jezdí velmi rychle.

00:21:45 A když se něco stane, je to také velmi rychlé.

00:21:53 Kupodivu, tento řidič také přežil.

00:21:56 Bezpečnost je teď v motosportu důležitá.

00:22:02 Konstruktéři F1 musí dodržet tenkou hranici mezi tím,

00:22:06 aby auta byla lehká a konkurenceschopná,

00:22:10 a zároveň dost silná a bezpečná.

00:22:13 To chce materiál, který je tuhý, lehký a pevný.

00:22:19 Tuhé pevné auto rychleji zatáčí.

00:22:22 Nekroutí se, takže kola neopouští zem.

00:22:26 Lehké auto akceleruje a brzdí rychleji.

00:22:29 A silné auto chrání řidiče.

00:22:32 Nervózní řidič nežene auto do maxima.

00:22:36 Najít tuhý, silný a lehký materiál

00:22:39 by bylo pro inženýry F1 svatým grálem.

00:22:44 Před 40 lety se o to snažilo

00:22:48 aerodynamické letecké křídlo Rolls-Royce.

00:22:52 Začali pracovat s revolučním novým materiálem.

00:22:56 Použili ho na lopatky vysokorychlostní turbíny

00:22:59 nového tryskového motoru.

00:23:02 Ty musely být velice lehké a pevné. Připomíná vám to něco?

00:23:07 Letečtí inženýři i konstruktéři aut Formule 1

00:23:13 stále hledají lehčí, silnější materiály.

00:23:18 A odpověď na jejich snahu leží za tamtěmi dveřmi.

00:23:24 Je to jen speciální látka, tak se musí hlídat.

00:23:34 Možná to tu překvapivě nevypadá úplně jako v továrně

00:23:39 při průmyslové revoluci.

00:23:43 Všechno je tu čisté, přesné a klidné.

00:23:47 Ale to, co tu dělají, je schopné vydržet pěkně drsné zacházení.

00:23:56 To je uhlíkové vlákno v měkkém surovém stavu.

00:24:01 Nenapadlo by vás to použít na turbíny tryskových motorů

00:24:06 nebo na auta Formule 1. A právem, v tomto stavu.

00:24:11 Potřebuje to 2 elementy, než se to vydá na cestu.

00:24:15 Teplo a tlak.

00:24:19 V podstatě se to dá do velkého tlakového hrnce, opravdu velkého.

00:24:34 To jsou dveře pece.

00:24:43 Tak vybereme hodnotu plynu 6 a počkáme.

00:24:52 Materiál, který se objeví, je lehký, ale neuvěřitelně tuhý.

00:24:57 Dost na to, aby z něj bylo auto F1.

00:25:03 Všechna uhlíková vlákna začínají jako provázky.

00:25:08 Mohou se tkát jako látka,

00:25:10 nebo z něj hned dělat vysokotlaké komponenty.

00:25:14 Tyto hřídele z uhlíkových vláken jsou určeny

00:25:18 pro velmi drahá silniční auta a závodní auta Le Mans.

00:25:22 Výrobci a závodníci musí přesně vědět,

00:25:25 jaký tlak hřídel z uhlíkových vláken snese.

00:25:31 Toto je svět Chrise Jonese,

00:25:34 zkušebního inženýra pro předního výrobce.

00:25:38 Tak, Chrisi, zkušební inženýr.

00:25:41 Hádám, že testujete věci až k jejich zničení.

00:25:45 -Ano, tak nějak.
-Potřebuju pomoct.

00:25:48 V F1 se požívají uhlíková vlákna, protože jsou lehká a silná.

00:25:52 Ale jak lehká a silná proti jiným materiálům?

00:25:56 Tady máme 2 hnací hřídele. Možná byste si ji chtěl zvednout.

00:26:01 Tohle je ocelová hřídel.

00:26:04 Pořádný kus kovu, co spojuje motor s koly.

00:26:07 -Ano, podél auta.
-Všechen pohon jde přes ni.

00:26:10 Tady máme ekvivalent stejné věci z uhlíkových vláken.

00:26:14 To nic neváží.

00:26:16 Je evidentní, že pokud je karbonová stejně silná jako ocelová,

00:26:21 není co řešit. Tahle je mnohem lehčí.

00:26:25 -Použil byste ji?
-Přesně.

00:26:28 Ale můžete mi ukázat, jak moc, jestli je stejně silná.

00:26:32 -Myslím, že můžeme.
-Jen mě zajímá, zlomíte ji?

00:26:36 -No, zkusíme to.
-Dobře, tak jo.

00:26:39 Toto zařízení testuje kroutícím, neboli točivým momentem,

00:26:44 materiály, než prasknou.

00:26:46 Senzory přesně odhadnou, jaká síla byla před prasknutím.

00:26:50 Když to běží na plný výkon, jaký to má krouticí moment?

00:26:54 8 000 newtonmetrů u tohoto zařízení.

00:26:58 -Nechtěl bych si do toho chytit kravatu.-Tomu věřím.

00:27:01 Abychom si to představili,

00:27:04 k vytažení korkové zátky z láhve jsou třeba asi 2 newtonmetry.

00:27:11 Toto zařízení vyvine 8 000. To je síla!

00:27:16 Kus plastu a skla nás bude chránit před ohromnou silou,

00:27:20 která bude uvnitř působit?
-To je v plánu.-Tak jo, fajn.

00:27:24 -Připravený?
-Jistě.

00:27:27 Už to narůstá! Vidíte, jak se hodnota zvyšuje?

00:27:31 293 newtonmetrů, to je hodně.

00:27:34 Když se podíváte sem, vidíte, že konec toho stroje se otáčí.

00:27:38 -Už se to poddává.
-Tady je to vidět.

00:27:42 Poddává se to, každou sekundu už to praskne.

00:27:46 -Vážně?-Stroj to deformuje. Měl byste vidět, jak to ukroutí.

00:27:51 Ukroutí. Vím, co si myslíte, ale tady to znamená,

00:27:56 že materiál se v průřezu zeslabí. To je známka toho, že selže.

00:28:00 Podívejte, už to je!

00:28:04 -A je to!
-Už to zastavím.

00:28:06 -Je zničená.-Myslím, že ano.
-Kolik vydržela?

00:28:11 -1 376 newtonmetrů.
-A je z ní... teď je to vývrtka.

00:28:20 Tady je.

00:28:23 Naštěstí se nevymrštila, ale je dost silně poškozená.

00:28:28 Známe hranice této hřídele,

00:28:31 tak se podíváme na tu z uhlíkových vláken.

00:28:34 Dobře, tak ji tam dáme.

00:28:36 A hned si připomeneme, o co je lehčí než tahle.

00:28:41 Lehčí, ale teoreticky mnohem silnější.

00:28:46 A mnohem dražší. Samotná hřídel stojí 2 500 liber.

00:28:52 -Vypadá líp.-Ano.
-Atraktivně.

00:28:56 Pořád nevěřím, že bude tak pevná, jako ta ocelová.

00:29:07 -Podíváme se, co snese?
-Jo.

00:29:10 Cílem je 1 376.

00:29:13 Když to dosáhne, je stejná, jako mnohem těžší ocelová.

00:29:17 -Ano.
-Jdeme na to.-Už to jede.

00:29:25 Šplhá to. To je stroj, 900!

00:29:30 Už jsme blízko, kde byla ta ocel.

00:29:33 Už to překonala, projela jako blesk.

00:29:37 -A vůbec není poškozená.
-Je to mnohem lehčí hřídel,

00:29:41 a absolutně porazila tu předtím. Kolik asi vydrží? Kolik zvládne?

00:29:46 -Doufám, že 4 500.
-Tolik proti 1 300 u oceli?

00:29:52 A váží mnohem méně! Už se k tomu blížíme.

00:30:00 -Chtěl jsem se zeptat, co se stane.
-Tohle se stane.-Teď to vím.

00:30:05 -Kolik dosáhla?-4 728 newtonmetrů proti 1 376 u oceli.

00:30:12 Je o tolik silnější než těžká ocelová hřídel,

00:30:16 a přitom je z tohohle.
-Drahý provaz.

00:30:20 -V podstatě je to provázek, vážně.
-Nic víc.

00:30:29 Díky tryskovým motorům je silné karbonové vlákno

00:30:32 vhodné na lehká, tím pádem i rychlá auta.

00:30:38 Auto Formule 1 se dělá jako oděv. Podle vzoru.

00:30:41 Každý tvar, potřebný pro jednotlivé komponenty,

00:30:46 se přesně vyřízne z uhlíkové tkaniny.

00:30:53 Včetně této skořepiny, neboli pláště.

00:30:57 To je kokpit pro řidiče.

00:31:03 Tato ultralehká skořepina je i samotnou karoserií auta.

00:31:07 Není tam žádný vnitřní rám,

00:31:10 protože uhlíková vlákna jsou sama o sobě dost pevná.

00:31:15 Řidiče chrání jen tento uhlíkový potah.

00:31:22 Řidič není to jediné, co se musí u těch elegantních divochů chránit.

00:31:29 Auta F1 jezdí v podstatě na palivo, které si kupujete u pumpy.

00:31:35 Ale benzin je benzin a je vysoce hořlavý.

00:31:39 A o to tady jde.

00:31:42 Závodní auta si od startu vezou palivo s sebou.

00:31:48 200 litrů benzinu při rychlosti 320 kilometrů za hodinu.

00:31:53 Letí jako raketa.

00:31:56 Nádrž musí být pevná, jinak se řidič může usmažit.

00:32:03 Pevnost znamená většinou váhu.

00:32:07 Ale v anorektickém světě Formulí 1 to není nutné.

00:32:11 A díky neprůstřelné vestě jsou auta bezpečná, lehká a rychlá.

00:32:16 Při řešení uhnuli konstruktéři trochu stranou.

00:32:20 Než aby postavili tuhé palivové nádrže, co vydrží náraz,

00:32:25 použili něco, co funguje na principu náhražky auta.

00:32:29 Malá ukázka.

00:32:31 Tady mám láhev na vodu a gumový míč.

00:32:34 V obou dvou je voda.

00:32:36 Hodím je odsud ze stejné výšky 15 metrů a pak uvidíme,

00:32:40 jak ten princip funguje.

00:32:43 Nejdřív tu láhev. Zvednu ji a hodím přes zábradlí.

00:32:48 A jé! Nevyšlo to.

00:32:55 U nádrže s benzinem špatné.

00:32:59 A teď ten míč.

00:33:03 Jo.

00:33:06 To už je lepší.

00:33:12 I když pád z výšky 15 metrů nepředstavuje rychlost Formule 1,

00:33:16 k ukázce sil, které mohou palivovou nádrž při závodech zasáhnout,

00:33:20 to postačí.

00:33:26 Lehký poddajný materiál, který se ohne a absorbuje náraz,

00:33:30 se zdá ideální.

00:33:33 Ale je problém, aby něco bylo poddajné, a přitom silné.

00:33:38 Profesor Paul Hogg

00:33:41 je expert na materiály z univerzity v Manchesteru.

00:33:44 Paule, to, co jsem právě předvedl, je řešení.

00:33:48 Proč nejsou nádrže Formulí 1 z gumy?

00:33:51 Je to pěkné, pohodlné. Vydrželo to ten pád z výšky.

00:33:54 Ale co se stane, když narazíte na něco ostrého a proříznete to?

00:33:59 Tento materiál je vlastně dost slabý.

00:34:01 Většina látek, díky kterým je materiál flexibilní,

00:34:05 jej zároveň oslabuje. Když tam bude něco ostrého,

00:34:08 máte problém.
-Když to narazí na něco ostrého,

00:34:11 řekněme třeba... nevím, na šíp.
-Jako je šíp.

00:34:14 Jsem rád, že to říkáte.

00:34:16 Mistr lučištník Steve Ralphs do toho, co bude při demonstraci

00:34:19 představovat palivovou nádrž, vystřelí ohnivý šíp.

00:34:23 To je další gumový míč, plný paliva.

00:34:26 Položím to před terč, takhle. Steve!

00:34:29 Protože má míč v sobě několik litrů benzinu

00:34:32 a budeme do něj střílet hořícím šípem,

00:34:36 pozvali jsme raději místní hasiče. Jen pro jistotu.

00:34:40 Zřejmě mají v Lancashire hodně požárů od hořících šípů.

00:34:46 Myslíte, že do toho můžete střelit hořící šíp odsud?

00:34:50 -Zkusíme to.
-Jestli sledujete Formuli 1, víte,

00:34:54 že přesně něco takového se může při závodech stát.

00:35:00 Už to hoří.

00:35:13 Jo.

00:35:15 A proto při závodech zakazují samostříly.

00:35:19 Hořící šípy se při závodech Formulí obvykle nevyskytují.

00:35:23 Ale nádrž na 230 litrů paliva

00:35:26 je mezi horkým motorem a zranitelným řidičem.

00:35:31 Malé rozlití a je tu ohnivá koule.

00:35:43 Takže ho přemohli.

00:35:53 -To vůbec nefungovalo.-Vůbec ne.
-Guma je asi moc poddajná.

00:35:58 Poddajná, ale ne pevná. Hlavně při střetu s hrotem.

00:36:01 Což by se při nehodě mohlo stát ne šípem, ale třeba kusem kovu.

00:36:05 Jak udělat něco, co bude zároveň flexibilní, a přitom dost silné?

00:36:09 Máme trochu problém.

00:36:11 Víme, že látky, co způsobují flexibilitu, ho zeslabují, a naopak

00:36:15 Když chcete, ať je něco pevné, je to tuhé.

00:36:18 Ale můžeme použít jeden trik a děláme to často.

00:36:22 Věci uděláme velmi tenké. Když se velmi pevný materiál

00:36:26 změní na vlákna, velmi tenká, je flexibilnější.

00:36:30 Toto je kevlar, pevný materiál. Vlastně velice tuhý,

00:36:34 ale ve formě vláken vidíte, že je flexibilní.

00:36:40 Kevlar je tak odolný vůči proražení,

00:36:44 že se stal synonymem pro neprůstřelné vesty a pancíře.

00:36:48 Byl objeven v roce 1965 chemičkou Stephanií Kwolek.

00:36:53 Jako lehká náhražka ocelových pásů v pneumatikách.

00:37:02 Když tuto pevnou látku ztenčíme, bude poddajná, to je skvělé.

00:37:07 Ten materiál je 5 až 10krát pevnější než ocel.

00:37:12 Stejně jako uhlíková tkanina je toto zázračné vlákno

00:37:16 pevnější než ocel. 5 až 10 krát pevnější.

00:37:22 Proto ji mohou takhle ztenčit.

00:37:26 Když něco ztenčíte jako kevlar, může to pak být flexibilní a pevné.

00:37:31 -Ale palivo to neudrží, vyteklo by.
-Nepomohlo by.

00:37:34 Nejdřív z toho musíme udělat nějakou tkaninu,

00:37:38 abychom ten materiál mohli vytvarovat.

00:37:41 Ale tkanina by benzin neudržela.

00:37:45 Musíme ho uzavřít do něčeho, co bude stále poddajné.

00:37:48 Vezmeme to a spojíme to s gumou.

00:37:51 -Guma to pokryje a dostaneme tohle.
-A to je přesně ono.

00:37:54 Skutečná nádrž F1, kterou nám půjčili.

00:37:57 Není nijak krásná, ale je to moc chytrá věc.

00:38:00 A také velmi drahá. Jedna stojí tisíce liber.

00:38:04 A kombinuje vlastnosti těch dvou materiálů.

00:38:07 Tohle je tak pevné a silné a udrží bezin, aniž by vytekl.

00:38:10 Jistě. V podstatě je to gumová matrice, vyztužená kevlarem,

00:38:14 aby to mělo potřebnou pevnost.

00:38:17 Tohle bychom měli otestovat. dalším hořícím šípem.

00:38:20 -Ne, to nemůžem.-Ne.
-Ne, to by bylo křiku.

00:38:24 Je to velice drahé a musíme to vrátit.

00:38:27 Nicméně něco jsem vymyslel a to nám dobře poslouží.

00:38:30 Přinesl jsem průmyslového bratrance materiálu, použitého na nádrž F1.

00:38:35 Pogumovaný kevlar. Toto je ono.

00:38:38 Uvnitř je kevlarové vlákno a toto je guma.

00:38:42 Pořád je to ohebné, ale velmi pevné díky vlastnostem obou materiálů.

00:38:50 Steve, máte ještě šípy? Aspoň jeden?

00:39:17 I když to gumu viditelně deformuje, šíp kevlar nepropíchne.

00:39:22 Nádrž se nepoškodí, benzin nemůže vytéct,

00:39:25 řidič je v bezpečí.

00:39:31 Vyšlo to! Bylo to nezvyklé uspořádání,

00:39:34 ale princip je stejný.

00:39:37 Ty materiály spolupracují, jsou pevné a poddajné.

00:39:41 A palivo v míči bylo v bezpečí, nádrž je drahá.

00:39:45 Flexibilita nádrže je další plus.

00:39:48 Je možné ji nacpat do těsného prostoru.

00:39:52 Moc mě baví pozorovat 2 zručné mechaniky,

00:39:55 kteří používají mastek k tomu,

00:39:58 aby procpali pomačkanou nádrž rámem na místo.

00:40:04 Celistvost pevného rámu by byla narušena,

00:40:07 kdyby se musel vyříznout velký otvor pro nádrž.

00:40:10 Jestli potřebujete pomoc, jsem tady! Teda spíš teoreticky.

00:40:15 Tak, a je to! Malé tajemství F1, prášek mastku.

00:40:21 A je to!

00:40:26 Díky karoserii, vyzbrojené proti proražení, vědí jezdci,

00:40:31 že palivo za jejich hlavou zůstane na svém místě.

00:40:38 Jediné proražení, kterého se musí bát, je u pneumatik.

00:40:43 Pneumatiky totiž nevydrží celou délku závodu.

00:40:47 Musí se během něj aspoň jednou vyměnit.

00:40:53 Jak dlouho jejich výměna trvá? 15 minut? 20?

00:40:59 Ve světě Formule 1, posedlém rychlostí, by to nešlo.

00:41:04 Mechanici Formule 1 vymění všechna kola za méně než 10 sekund.

00:41:09 Klíčové je mít posádku, vycvičenou s vojenskou přesností,

00:41:13 a správné nástroje.

00:41:15 Místo 4 nebo 5 nešikovných šroubů

00:41:18 mají kola jen 1 centrální uzamykatelný náboj,

00:41:21 který se uvolní za méně než sekundu.

00:41:27 Když se díváte a posloucháte F1,

00:41:31 myslíte si, že jen raketoví vědci a návrháři

00:41:35 s nimi mohou nějak souviset, ale to je omyl.

00:41:39 Nesmíme zapomenout na životní roli prehistorických kovářů.

00:41:44 Protože metoda výroby tohoto meče také pomohla F1 řítit se po dráze.

00:41:52 Co jede rychle, to se zahřívá, u Formulí 1 to není jiné.

00:41:57 Nejteplejší a nejvíc namáhané části těchto aut jsou kola.

00:42:02 Za 1 závod se otočí 150 000krát.

00:42:06 A mají brzdy, které mohou fungovat při 1 000 stupních Celsia.

00:42:14 Silniční auta mají ocelová kola, nic pro F1.

00:42:18 Jsou příliš těžká a slabá. Jaká je jiná možnost?

00:42:24 Materiál, který používají, je hořčík.

00:42:28 Má mnoho užitečných vlastností, ale také se používá tady.

00:42:33 V zážehu ohně. Toho se bojím.

00:42:42 Pro případ, že byste mi tu vlastnost hořčíku nevěřili,

00:42:46 jsem raději od těch drahých aut F1 poodešel, abych vám to ukázal.

00:42:52 Nejdřív oškrábu trochu hořčíku.

00:42:58 Pak udělám jiskru.

00:43:01 Jednu... aspoň.

00:43:08 Vážně byste tohle chtěli v kolech F1?

00:43:15 Ve vzácných případech, když píchlá guma zaviní,

00:43:19 že se kolo dře o zem, mohou hořčíkové ráfky chytnout.

00:43:24 A to dramaticky.

00:43:30 Tak proč se na kola závodních aut tedy hořčík používá?

00:43:36 Ještě jednou. Hořčík je pevný a lehký.

00:43:40 U F1 vítězí lehkost a pevnost nad malým rizikem ohně.

00:43:44 A stojí ho za to podstoupit.

00:43:48 Magnesium odolává pnutí při rychlé akceleraci,

00:43:52 vysoké rychlosti, zatáčení a brzdění.

00:43:57 Aby byla pevnost ještě vyšší,

00:44:01 použili inženýři F1 dávnou techniku práce s kovem.

00:44:06 Když chcete kov tvarovat,

00:44:09 můžete ho odlévat, tavit a nalévat do formy,

00:44:13 jak ukazují moderní kováři Mike Rosser a Craig Jones.

00:44:19 Pořád je to hodně horké.

00:44:23 To nezvládnu, nejsem dost silný.

00:44:26 To je zkouška? Nezvládnu to.

00:44:29 Tak jo, nejsem kovář, to je jasné.

00:44:35 -Podívejte! To jsme teď vyrobili?
-Kladivo.

00:44:40 Vida, vyrobili jsme kladivo.

00:44:46 Nejsou to jen jednoduché věci, co se dají odlévat.

00:44:50 Ale i ozdobné věci, jako můj meč. Vidíte? Litina.

00:44:55 Opravdu delikátní a důmyslné, vyrobené odléváním.

00:45:01 Jéje! Bože, upustil jsem meč!

00:45:04 Jo, myslím, že jsem tady právě předvedl jeho slabost.

00:45:09 Některé věci je lepší vyrábět jinak, než odléváním.

00:45:15 Naštěstí je tady taky skvěle umí. Kluci, zlomil jsem meč.

00:45:22 Naštěstí pro nešikovné mečíře a kola F1 existuje jiný postup,

00:45:27 co vede k mnohem silnějšímu produktu.

00:45:31 Dávná technika kování. Praštit do toho?

00:45:34 Praštit do toho a zpracovat okraje.

00:45:38 Kování je tvarování kovu užitím lokalizované tlakové síly.

00:45:43 Nebo opakovaným bušením do kusu kovu velkým kladivem.

00:45:48 -Tak to je kování?
-Ano.

00:45:52 Kování většiny kovů spojuje jejich vnitřní zrna a činí je pevnější.

00:45:58 Musíte to dát zpátky do ohně, aby to bylo teplejší.

00:46:02 U litiny jsou naopak zrna rozdělena náhodně

00:46:06 a vytváří potenciálně slabá místa.

00:46:10 Řeknu vám, teď, když se nikdo nedívá, narovnáte mi to?

00:46:15 Jen to narovnat, chápeš? Trochu to vykováme.

00:46:27 Po hodně bolavých zádech, vyvrácení ramene při kování,

00:46:31 se můj krvavý pot a slzy vyplatily.

00:46:35 Podívejme, to je perfektní. Dokázal jsem to, celé.

00:46:39 Zřejmě je normální, že to začátečníkům trvá.

00:46:43 -Dokončíte to?
-Podívám se na to.-Jo.

00:46:48 Po jemném leštění mým skvělým asistentem

00:46:52 je meč připraven na výstavu.

00:46:54 Moc vám děkuju.

00:46:57 Můj meč vypadá mnohem lépe, než ten odlévaný.

00:47:01 Je lehčí a pevnější.

00:47:05 Jasně, je mnohem pevnější, než ten odlévaný.

00:47:09 Proto týmy F1 používají kovaná hořčíková kola.

00:47:13 Kování je lepší než lití, když uvažujeme o váze,

00:47:18 protože celý meč, ten kovaný,

00:47:21 váží méně než tato ulomená část litého meče.

00:47:25 A totéž platí o kolech.

00:47:30 Kovaná kola budou lehčí a pevnější, než litá.

00:47:35 Čekali byste, že týmy F1 mají celé armády kovářů na výrobu kol.

00:47:40 Není to tak, postup je poněkud víc průmyslový.

00:47:45 Poloroztavená slitina se natlačí do formy silou 9 000 tun.

00:47:50 Zrna se spojí a máte neuvěřitelně pevná kola.

00:47:58 Jen se modlete, ať nepíchnete.

00:48:03 Všechno u Formule 1 je navrženo tak, aby se auto dostalo

00:48:07 od startovacího roštu ke kostkované vlajce co nejrychleji.

00:48:12 Je to strhující pro celý svět.

00:48:14 Ale velká část závodu se neodehrává na dráze.

00:48:18 Inženýři neustále zuřivě soutěží,

00:48:21 aby získali pár milisekundový náskok před svými konkurenty.

00:48:25 A to znamená být na vrcholu vědy a strojírenství.

00:48:31 Objevovat nové technologie,

00:48:33 které sahají daleko za okraj závodní dráhy.

00:48:37 Vlastně skoro až na Mars.

00:48:39 Většinou se technologie získají z průzkumu vesmíru.

00:48:44 Formule 1 to obrátily vzhůru nohama.

00:48:47 Plasty, které byly použity na Beagle 2 pro Mars,

00:48:51 pochází z aut Formule 1.

00:49:00 I když riskuji, že tu metaforu přeženu, jsou jako motýli.

00:49:05 Dokonce i ve smrti jsou to krásné a sběrateli ceněné věci.

00:49:10 Je snadné, aby vás svedla chladná účelová krása těchto věcí

00:49:15 svým řemeslným mistrovstvím. Ale je dobré si pamatovat,

00:49:19 že za svou existenci překvapivě vděčí technickému spojení

00:49:23 s prvním opravdu přesným dělem,

00:49:27 prvním křídlem,

00:49:29 tryskovým motorem,

00:49:36 s pancířem

00:49:39 a s kovářskou výhní.

00:49:42 Vypadám hrozivě? Asi ne.

00:49:48 Skryté titulky: Matěj Hodr Česká televize 2015