שאלה מתמטית בנושא ברקסים.

אתה נוסע ברכב האמור להגיע לצומת עם רמזור אדום הדורש עצירה מוחלטת.מהירות הנסיעה 100 קמ''ש המרחק לבלימה מוחלטת 100 מטר. מתי תהיה השחיקה של הקליפרים והדראם יותר גדולה - בעצירה איטית לאורך כל מאה המטרים או בעצירה פראית בעשרת המטרים האחרונים?? ואולי השחיקה תהיה זהה?? האם יש השפעה לגיל הרכב בהנחה שרכב אחד הוא חדש והשני בין עשר שנים?? נא לתת תשובות עניניות המבוססות על נוסחה מתמטית המוכיחה את התיזה. אין מניעה לתגובות לפי תחושות בטן מלוות בהסבר מילולי.

כמו שתחושת הבטן שלך אומרת לךבלאי הרפידות מושפע -ממהירות הסיבוב וכח הלחיצה. אין לי כח להיכנס כאן למשוואות מורכבות של מודול יאנג ופואסון אבל ניתן לומר שלכל חומר ישנו תחום דיי רחב שהמשוואה היא מכפלה של שני הפרמטרים הללו. וכל זמן שלא הפעלת כח שגורם לקריסת פני השטח של החומר-אתה נשאר בתחום הליניארי של המשוואה כלומר יותר כח לפרק זמן קצר או פחות כח לפרק זמן ארוך יתנו בקרוב את אותה תוצאה.
מצד שני אני לא מהנדס מכונות ואת התחום הזה למדתי עצמאית כך שיכול להיות שלא הבנתי אותו היטב-ניתן לנערים לשחק לפנינו נראה מה יש להם לומר.

בהנחה שאתה לא מתהפך בבלימה פראית במאה קמ"ש...ברגע שהגלגלים ננעלים אין שחיקה ברפידות לא? השחיקה תהיה בצמיגים, בעוד שבבלימה איטית אתה נמצא במצב של שחיקת רפידות לאורך כל הבלימה...
זה נכתב מתחושת בטן ללא בסיס מדעי...

ליאור

לא צריך כאן יותר מדי מתמטיקה.
בהנחה שבשני המצבים הבלימה נעשית ללא החלקת גלגלים אלא בעזרת הבלמים בלבד, אפשר להניח משיקולי שימור אנרגיה, שבשני המצבים כלי הרכב צריך לאבד אותה כמות אנרגיה קינטית כדי לעצור. אם האנרגיה הקינטית מבוזבזת או הופכת לחום דרך הבלמים בלבד ללא שימוש בבלימת מנוע או נעילת גלגלים, לא צריך לדעתי להיות הבדל בין שתי השיטות, אם נתעלם, כמובן, מהשפעת ההתחממות המהירה של הרפידות בבלימה חריפה על ביצועי הבלמים.

ארז

בלי להיכנס לתחום השחיקה, כי אני לא יודע לומר על זה כלום. בלמים דווקא לא מתים על שימוש עדין מדי. הם מזדגגים מזה ויכולת הבלימה נהרסת.

לדעתי התשובה של ארז נכונה.

לדעתי זה מאוד תלוי.

אם יש לי רכב של 2 טון על ברקסים רגילים אולי בבלימה חזקה אני מפעיל הרבה יותר כוח כי אני עוצר מ100 קמ"ש ישר וחזק ועם הרבה.....חום!
מצד שני אם יש לי פורשה 911 עם ברמבו 4 בוכנות ודיסקים שאפשר להפוך אותם לשולחן פיקניק זה די "קטן" עלי ואולי לא כדאי "לשייף" את הברקסים לאורך 100 מטר.
כמו בקלאצים , מה הורס יותר את רפידות הקלאץ?
העברות פראיות ונסיעה "חזקה" או נסיעה בעומס נמוך מאוד בשטח עם הרבה "חצי קלאץ" ושיוף שטחי איטי של הרפידה.

תלוי בהרבה משתנים.

ההשערה שלי , בלימה בינונית עד 50 קמ"ש ולחיצה החלטית משם( פחות או יותר ברוב הרכבים ).

יסלח לי פותח השרשור,אין לי כוח להכנס למשוואות.

אם נסתכל על הבעיה מנקודת מבט תרמודינמית,אי הפיכות וזמינות,ניראה כי קצב יצור האנטרופיה יהיה גדול יותר בבלימה מהירה וכך גם אי ההפיכות.לכן הייתי מהמר(מבלי לבדוק את הנתונים)כי מבחינה תרמודינמית בלימה איטית היא עדיפה.כמובן שמה שאמר חנן לגבי נטייה להזדגגות הרפידות בבלימה ממושכת,הוא טיעון חשוב אבל אין לי אינפורמציה לגבי זה.

איתי

בהנחה שהגלגלים לא ננעלים, ושהרפידות הן "מושלמות" ז"א לא מייצרות חום ולא מזדגגות כהגדרת חנן,הרי שהבלאי יהיה גדול יותר בבלימת החרום וההסבר הוא שהתאוטה במקרה השני גדולה יותר- שינוי מהירות זהה(100-0)בפרק זמן קצר יותר. ולפיכך הכוח הנדרש לבלימה הוא גדול יותר, ומכאן שנדרש חיכוך גדול יותר. באופן הבלימה הראשון, גם המהירות פוחתת תוך התהליך, וכך עד עצירה מלאה נדרש פחות ופחות כוח בלימה.
אפשר לנסות להסתכל על הבעייה גם הפוך..
איפה נגרם בלאי גבוה יותר למנוע- בהאצה "איטית" מ0 ל100 תוך 100 מטר, או בהאצה מהירה ל100 קמש נאמר ב30 מטרים הראשונים, והמשך נסיעה במהירות קבועה עד הגעה ל100 מטר... כמובן שכל המספרים הם רק לצורכי הדוגמה.


בהמשך נכנסים הפרמטרים האחרים- כמו התחממות הרפידות או הזדגגות כמו שהוזכר קודם..

דני

קראתי אפישהו (באחד ממגזיני הרכב)
שככל שהבלימה נעשית איטית יותר עם לחיצה מתונה, כך הבלאי של הרפידות גדל.
ז"א, דווקא ההפך ממה שכולם פה "חושבים". הבלימה המהירה יותר תניב פחות בלאי לבלמים.
אבל,
הכל כאן באופן תאורטי, אני בטוח שלא נלקחו הפסדים של לחיצה חזקה מדי של אדם ממוצע שלא יודע/יכול למנן את הבלימה האפקטיבית ביותר ולא לוחץ חזק מדי/חלש מדי ואז גורם לשינויים בלחיצה (חזק יותר/חזק פחות) וכדומה.
אבל שוב פעם, כל זה נכון אם זכרוני אינו מטעני... :)

רמי

כמו שרשם דני.

ההסבר הכי פשוט להבדל המורגש בשחיקת הבלמים, בין בלימה הדרגתית ברמזור ובין בלימה אגרסיבית במטרים האחרונים, הוא ניצול בלימת המנוע וחיכוך עם האויר ומכלולי הרכב בבלימה איטית.

כלומר, בבלימה הדרגתית שחיקת הרפידות תהיה משמעותית נמוכה יותר.

דוגמה אישית מהחיים באופן הנהיגה שלי. אני כמעט ולא משתמש בבלמים בעצירה ברמזור. בלימת המנוע וחוסר האירודינמיות בג'יפ משמעותית למדי. הבלמים מחזיקים מעל 100 אלף קילומטרים ויותר בלי בעיות.

גם אני נוהג כפי שערן כתב. אני נותן לרכב להתקרב לרמזור עם לחץ מרחף קטן מאוד על הדוושה ומעדיף שהחיכוך של הגלגלים בכביש יחד עם החיכוך באוויר ,בצרוף לבלימת המנוע ולחיכוך בשרשרת ההנעה [דרייבשאפט,יוקים,דיפרנציאל,ומיסבי הגלגלים] יעשו את עבודת ההאטה העיקרית .רק לקראת הסוף אני בולם לעצירה מוחלטת כאשר האנרגיה הקינטית כמעט מרוקנת.זו הסיבה שרכב ישן בעל מערכות הנעה ומיסבים לא חדשים ,יכול לחסוך בלאי רפידות הרבה יותר מרכב חדש שהמערכות רצות בו בקלות.עקב כך החלפתי בקוראדו שלי ,לאחר 420,000 ק''מ אולי פעמיים את הרפידות הקדמיות ופעם אחת את האחוריות.את הדרמים הקדמיים החלפתי פעם אחת והאחוריים הם עדיין המקוריים.וזה ברכב שמגיע ל-100 קמ''ש ב-6.3 שניות ול-240 קמ''ש בדוקים בפועל.

קוראדו? VW?
תופים קדמיים?
מה?

הכוונה לקליפרים אם זה לא היה מובן.

אני לא מהנדס רכב - בקושי בדרך להיות הנדסאי

אם נסתכל על ה"עבודה" של כח החיכוך בעת בלימה שמתורגמת במקרה הזה לחום שלדעתי גורם לבלאי ברפידות ובצלחות.

העבודה שווה למכפלת הכח הנורמלי (במקרה זה - גודל עצמת הלחיצה) במקדם החיכוך הקינטי (שזהה בשני המקרים) ובדרך (חיכוך הרפידה בצלחת מתחילת הלחיצה עד לעצירה)

במקרה בו עוצרים ב10 המטרים האחרונים - עצמת הלחיצה גדולה נניח פי 10(זה פשוט מסתדר טוב יותר במשוואה) אך הדרך קצרה פי 10.

אם
N=הכח הנורמלי (גודל עצמת הלחיצה)
M= מקדם החיכוך הקינטי
S= הדרך
W= העבודה

ב10 מטר
W=10*N*M*S\10

ב100 מטר
W=N*M*S

במשוואה הראשונה 10 מצטמצם כך שהגענו לאותה תוצאה בדיוק בשתי המשוואות.
ולכן - השחיקה פחות או יותר זהה(עצמת הלחיצה היא לא בדיוק פי 10 :))

ויכול להיות שההנחה הבסיסית שלי מוטעה וקישקשתי כרגע המון קישקושים!

רן - שאמור להבחן בבחינת מה"ט במכניקה טכנית אוטוטו

נתחיל בזה שזו בעיה עם יותר מדי פרמטרים- ולכן אין תשובה מוחלטת.
אם לפשט- ואם נניח שהחיכוך יישאר כל הזמן בתחום יעיל- בלי החלקה גדולה מאוד או קטנה מאוד- כלומר איבוד האנרגיה דרך הצמיגים דומה בשני המצבים, הרי שמי שכתב אי שם באחת התגובות הראשונות שהאנרגיה זהה ולכן השחיקה זהה- צודק, לפחות מבחינה תיאורטית. יש "ככה וככה" אנרגיה קינטית לרכב בתנועה במהירות מסויימת. בסוף הבלימה האנרגיה הקינטית שלו היא 0. ההאטה התבצעה דרך (האנרגיה הלכה לאיבוד דרך) - גרר (אירודינמי, שלא משתנה בין שני המצבים); חיכוך של הצמיגים בקרקע (שהנחנו שלא משתנה הרבה בין שני המצבים); חיכוך בין הרפידות לדיסקים (שהוא זה ששאלנו אם משתנה או לא). כיוון ששני המקורות הראשונים להאטה נשארים זהים, הרי שבהכרח גם האנרגיה שמתבזבזת דרך הרפידות נשארת זהה. השחיקה נובעת רק מהאנרגיה הזו, ומכאן המסקנה.

המציאות, כאמור, מסובכת יותר מזה, אך כיוון שחיים הציג את הבעיה כבעיה תיאורטית, זה הפתרון "לפי הספר" שנשאר במישור התיאורטי.

אסף.

יש תשובה מוחלטת.

בבלימה מדורגת, בלימת המנוע ושאר אלמנטי החיכוך משתתפים בעבודת הבלימה של הרכב. על כן אפשר להגיע למצב של שחיקה אפסית ברפידות. וזה חד משמעי.

בבלימה ברגע האחרון, הרכב אינו מאט עד לרגע זה, כלומר הנהג ממשיך ללחוץ על המצערת ושומר על מהירות אחידה, קרי, כל אלמנטי החיכוך לא עושים כל עבודה שמאטה את הרכב, רק ברגע האחרון. כאמור השחיקה ברפידות תהיה גבוהה משמעותית, עקב כך שהבלמים יהוו את הרוב המוחלט של גורם הבלימה של הרכב.

לעניות דעתי ערן צודק במאת האחוזים אם הנהג ממשיך לשמור על מצערת פתוחה עד תחילת העצירה בעשרת המטרים האחרונים.אך השאלה התיחסה למצב בו המצערת נעזבה מאה מטרים לפני פס-העצירה - וכאן זו שאלה לגמרי אחרת היות וכל משתני החיכוך ובלימת המנוע שואבים אנרגיה קינטית באופן משמעותי ומעשי עד לעשרת המטרים האחרונים.

לדעתי האלמנטים של התנגדות האויר, בלימת המנוע, ונצילות הממסרה לא משתנים גם בבלימה מדורגת וגם בבלימה פראית. השינוי באנרגיה הקינטית גם כן לא משתנה בשני המקרים - מ100 קמ"ש ל0 - בהנחה שיש שימור אנרגיה. והוכחתי קודם שהעבודה של כח החיכוך בשני המקרים זהה. לכן הבלאי הוא זהה אם מדובר על לחיצה איטית לאורך 100 המטרים שהרכב בניוטרל או לחיצה פראית ב10 האחרונים גם כן בניוטרל.

אבל, וזה אבל גדול - אם מסתמכים בבלימה על בלימת המנוע והתנגדות האויר בלבד או בעיקר(כלומר האטה על בסיס שימוש בבלימת המנוע ובממסרה),לעומת בלימה פראית ממהירות 100 קבועה(לחיצה על המצערת) ל0 ב10 מטרים - כמובן שהשחיקה ברפידות במקרה של בלימה פראית תהיה גבוהה יותר, וכאן ערן בהחלט צודק - אבל חשוב לציין שאנרגיה לא נעלמת היא רק משנה צורה ולכן - אם לא שחקנו רפידות אז שחקנו משהו אחר - כלומר לא הפעלנו עומס על מערכת הבלמים - אבל העמסנו את המנוע, את הממסרה, את הקלאץ' בכל הורדה של הילוך, וכו' ....

רן

ערן, מה שהצגת היא בעיה אחרת ממה שחיים הציג. חיים הציג בלימה מ100 ל0 בשני מרחקים שונים. אתה מציג מקרה של האטה בבלימת מנוע, ואז בלימה ממהירות נמוכה מ100 (לאחר ההאטה) ל0. במקרה כזה ברור שאתה צודק, כי המהירות ההתחלתית שונה.

אסף.

ככל הנראה, שגיאה שלי בהבנת הנקרא. סליחה.

אסור להתבסס על שימור אנרגיה משום שמדובר בכוחות לא משמרים-החיכוחים למינהם וכו...(רן)

ליאור.

הבעיה העיקרית כפי שחנן כתב קודם היא הסיכויי הרב להזדגגות הרפידה ,ואובדן כושר הבלימה כתוצאה מכך.
בנוסף , קטונתי מלהבין את גודל ההישג של מי שמצליח לשמור על רפידותיו במשך 100K ומעלה
בזכות מערכת הינע מיושנת ורבת חיכוכים פנימיים, על ה 300-400 ש"ח שחסך אותו בחור הוא ביזבז
פי כמה על הדלק שנצרך כדי להתגבר על החיכוכים הפנימיים.

פעם הייתי בולם בעזרת מנוע, עד שמישהו אמר לי ש:

1. בדיוק בשביל הפעולה הזו (בלימה) המציאו את הבלמים ומן הראוי לתת להם לעשות את תפקידם
2. בלמים שחוקים הרבה יותר זולים להלחפה ממנוע

אבל מצידי אתם יכולים להמציא מנגנון שיהפוך את זווית כנפי המאוורר ע"מ לסייע בבלימה (זה עובד בפאנטומים ו F15, לא?)

מילא ערן מצא תחליף לסיליקון, אבל רכס? הגם בארזים?

יוני5