אחיזת צמיגים

[asael_10]

בס"ד

שלום!

אני התחלתי ללמוד אוטוטרוניקה והמורה שלנו אמר שצמיגים ככל שיהיו יותר רחבים כך תהיה פחות אחיזה
הוא מסביר שהכוח שפועל על הצמיג מתחלק על יותר שטח(הוא הדגים על בן אדם שהוא נשען עליו עם כל כף היד ואחרי זה עם אצבע)

הוא צודק?

[cj 64]

כן ולא,
אני סבור מנסיוני ,אחיזה כן בלימה כן
אבל ביצועים ספורטיבים ויציבות לא דוקא!
אבל מי יכול להתווכח עם מורה ל,אוטואנססיפציה"
ואם תשען על האצבע כמו שהמורה הסביר היא פשוט תישבר
גל

[reuvenk]

איפה אתה לומד?

[tzagi]

זה לא כזה פשוט
"אחיזה" זה מילה סוביקטיבית
כשמדובר בכביש מושלג, צמיג צר יותר יחתוך את השלג ו"יאחוז(?)" את האספלט יותר בקלות מצמיג רחב יותר, חשבון פשוט, משקל הרכב לחלק בס'מ המרובע של שטח המגע עם השלג
בכול שטח אחר, בין אם זה כביש יבש, קרח או דיונות, כמה שהצמיג יותר רחב=יותר "אחיזה"
ראה רכבים ורוחב צמיגים ממרוצי קרח באיסלנד לטופ פיול בNHRA. גם פה החשבון פשוט, יותר גומי על השטח.....יותר "אחיזה", או פיזור מומנט

והמורה שלך......בסגנון טושי אהיה אולטא מנומס ולא אגיד דבר.

[פלג_]

שלום

ממה שאני זוכר יש הגדרה לחיכוך, והנוסחא היא F=µN
שה- F הוא כוח.
ה- µ מקודם החיכוך (לכל חומר יש מקדם חיכוך, גומי, עץ, וכו', והוא קבוע בנוסחאה)
ה- N זה הנורמל (כוח התגובה למסה)

כלומר אם נלך לפי הנוסחא הרי אין שום התיחסות לנושא של שטח הפנים.
אז בכל אופן הפסיקה של "שצמיגים ככל שיהיו יותר רחבים כך תהיה פחות אחיזה" פשוט לא הגיונית לדעתי, אם מדובר במצב של צמיג וכביש כמו שאנו מכירים.


השאלה היא באמת למה מתכוון המרצה שהוא אומר אחיזה, ולא חיכוך.


פלג

[BackDoorMan]

המורה הזה אהבל, מפני שהידע שלו מאוד מתוחם.
מה שהוא לא הבין כי הוא שמע את זה איפשהו באופן חלקי, שהטענה נכונה חלקית כל עוד אנו מדברים על אותו רכב באותו משקל.
כשאתה מגדיל את רוחב הצמיגים, שטח הקונטקט-פאץ'(החלק של הצמיג שנוגע בכביש) נשאר קבוע, אבל הצורה שלו משתנה:
בצמיג צר צורתו אליפסה שציר האורך שלה מקביל לכיוון הנסיעה ויש לה עדיפות בהאצה ובבלימה.
בצמיג רחב האליפסה ניצבת לכיוון הנסיעה והיא מתאימה יותר לאחיזה צידית גבוהה יותר על חשבון מסוים בתאוצה ובלימה.

הנקודה החשובה בנושא שצמיג רחב הכרחי לנהיגה ספורטיבית כי
יותר גומי על הכביש לא מייצר יותר אחיזה ישירות, אלא בעקיפין:

האחיזה נובעת מכח החיכוך הניצב לצמיג .
כוח החיכוך=שווה לכוח האנכי שמשקל הרכב מפעיל על הצמיג כפול מקדם החיכוך,
מכאן שאין תלות בשטח המגע .

החשיבות של יותר גומי היא בחום המיוצר על ידיו.
לדוגמה : צמיג 155 מייצר פי 3.2 כמות חום מצמיג 225 .
העמידות בחום הנדרשת מצמיג צר מחייבת תרכובות קשיחה יותר בעלת מקדם חיכוך מופחת.
זו הסיבה לשימוש בצמיג רחב המאפשר שימוש בתרכובת רכה ואוחזת יותר ללא התנגשות בתקרת החום.

[BackDoorMan]

תיקון קל :
כתבתי : "חשיבות של יותר גומי היא בחום המיוצר על ידיו."

הגומי שבצמיג לכשעצמו לא מייצר חום, אלא מתחמם. הוא בעצם מהווה כלי קיבול לחום העובר משטח המגע של הצמיג עם הכביש,
לצמיג צר מטבע הדברים קיבולת חום קטנה וכתוצאה מכך מגיע לטמפרטורה גבוהה
בהקבלה: מלא פינג'אן בכוס מים ושים על להבה קבועה במשך 2 דקות, שים באותו פינגאן 4 כוסות ועל להבה זהה חמם גם 2 דקות, הפינג'אן הראשון יהיה חם יותר (כל עוד לא מגיעים לרתיחה).
כדי לעמוד בטמפרטורות הגבוהות על הצמיג הצר להיות עשוי מתרכובות גומי קשה יותר שלה מקדם חיכוך נמוך.
כדי להשתמש בתרכובת גומי רכה בעלת מקדם חיכוך גבוה, על הצמיג להיות בעל קיבולת חום גדולה יותר, כלומר או רחב יותר או בעל דופן גבוהה יותר.
אלא שדופן גבוהה יותר מזמינה התעוותויות והתנהגות לא צפויה בפניות והתחממות נוספת.
בנוסף על כל הצרות שבהגדלת החתך גם השטח שאתה מרוויח מהגדלת הקוטר קטן יותר להערכתי מתוספת השטח בהגדלה זהה
של הרוחב .

[רני דקל]

שלום

ממה שאני זוכר יש הגדרה לחיכוך, והנוסחא היא F=µN
שה- F הוא כוח.
ה- µ מקודם החיכוך (לכל חומר יש מקדם חיכוך, גומי, עץ, וכו', והוא קבוע בנוסחאה)
ה- N זה הנורמל (כוח התגובה למסה)

כלומר אם נלך לפי הנוסחא הרי אין שום התיחסות לנושא של שטח הפנים.
אז בכל אופן הפסיקה של "שצמיגים ככל שיהיו יותר רחבים כך תהיה פחות אחיזה" פשוט לא הגיונית לדעתי, אם מדובר במצב של צמיג וכביש כמו שאנו מכירים.


השאלה היא באמת למה מתכוון המרצה שהוא אומר אחיזה, ולא חיכוך.


פלג

צמיגים עשויים מחומר ויסקואלסטי, בעל היסטרזיס. ככאלה הם לא מקיימים את חוקי החיכוך הקלאסיים שלומדים בפיזיקה תיכונית. לאחיזה של צמיגים אין נוסחא סגורה לפי מה שאני יודע, מדובר בעסק סופר מורכב.


מעבר לכך, ככלל אצבע על אספלט יבש, רחב יותר=אוחז יותר, לא מעט בגלל הסיבות ש-BDM תאר.

[ד ו ר ו ן]

כשאתה מגדיל את רוחב הצמיגים, שטח הקונטקט-פאץ'(החלק של הצמיג שנוגע בכביש) נשאר קבוע, אבל הצורה שלו משתנה:
בצמיג צר צורתו אליפסה שציר האורך שלה מקביל לכיוון הנסיעה ויש לה עדיפות בהאצה ובבלימה.
בצמיג רחב האליפסה ניצבת לכיוון הנסיעה והיא מתאימה יותר לאחיזה צידית גבוהה יותר על חשבון מסוים בתאוצה ובלימה.

איך בדיוק שטח המגע של שני צמיגים בעלי רוחב שונה יהיה זהה?
צמיג בקוטר זהה ברוחב גדול יותר=יותר שטח מגע, וה"אליפסה" כמו שאתה מכנה את נקודת המגע פשוט נהיית יותר שמנה, ושוב, יותר שטח מגע.

המורה גם צודק וגם טועה.
צודק כי קיים מושג של "ציפה" בהתייחס ללחץ הנקודתי לס"מ שצמיג מפעיל על המשטח עליו הו ממוקם, ודוגמא טובה היא שרשרת של טנק ששוקל 70 טון שמפעילה לחץ לסמ"ר כמו של רכב ששוקל עשירית ממנו.
בתרגום לרכבים, יש דבר כזה צמיג רחב מידי, שעל משטח לא אחיד כמו חול/שלג/בוץ/דרך כורכר עם חצץ, יתרחש מצב בו הרכב למעשה "צף" ולא מפעיל מספיק לחץ כדי להתקדם.
באותם התנאים, רכב עם צמיג צר יותר מפעיל מספיק לחץ כדי לחדור דרך החומר הלא אחיד ולאפשר התקדמות, כמו בדוגמא של גו'.

המורה טועה, כי על כביש או משטח עם אחיזה גבוהה זה עובד כמעט הפוך, המשטח מייצר אחיזה ולעומתו, צמיג צר מאבד אחיזה.

[YosSima]

תיקון קל :
כתבתי : "חשיבות של יותר גומי היא בחום המיוצר על ידיו."

הגומי שבצמיג לכשעצמו לא מייצר חום, אלא מתחמם. הוא בעצם מהווה כלי קיבול לחום העובר משטח המגע של הצמיג עם הכביש,
לצמיג צר מטבע הדברים קיבולת חום קטנה וכתוצאה מכך מגיע לטמפרטורה גבוהה
בהקבלה: מלא פינג'אן בכוס מים ושים על להבה קבועה במשך 2 דקות, שים באותו פינגאן 4 כוסות ועל להבה זהה חמם גם 2 דקות, הפינג'אן הראשון יהיה חם יותר (כל עוד לא מגיעים לרתיחה).
כדי לעמוד בטמפרטורות הגבוהות על הצמיג הצר להיות עשוי מתרכובות גומי קשה יותר שלה מקדם חיכוך נמוך.
כדי להשתמש בתרכובת גומי רכה בעלת מקדם חיכוך גבוה, על הצמיג להיות בעל קיבולת חום גדולה יותר, כלומר או רחב יותר או בעל דופן גבוהה יותר.
אלא שדופן גבוהה יותר מזמינה התעוותויות והתנהגות לא צפויה בפניות והתחממות נוספת.
בנוסף על כל הצרות שבהגדלת החתך גם השטח שאתה מרוויח מהגדלת הקוטר קטן יותר להערכתי מתוספת השטח בהגדלה זהה
של הרוחב .

וואו ... אחרי הסבר כזה , יותר קשה לי להבין איך קדחת 3 חורים מיותרים בחרסינה הטורקית...

[BackDoorMan]

איך בדיוק שטח המגע של שני צמיגים בעלי רוחב שונה יהיה זהה?
.

שטח המגע תלוי בחלק משקל הרכב אותו הוא נושא ובלחץ האויר.
פשוט מאוד : לחץ = משקל/שטח.
השטח בנוסחה הוא שטח המגע במקרה הנדון, ואם נהפוך את הנוסחה ונפריט אותה למצבנו נקבל : שטח מגע הצמיג=משקל אותו הוא נושא/לחץ הניפוח.
כלומר אין שום תלות ברוחב הצמיג.

רוצה חומר ?
קח :
http://autospeed.com/cms/title_Tyres-Grip-and-All-That/A_108915/article.html

פה

http://www.eng-tips.com/viewthread.cfm?qid=102250

The Physics of Racing,
Part 21: The Magic Formula: Longitudinal Version

http://performancesimulations.com/fa...on-tires-1.htmhttp://performancesimulations.com/fact-or-fiction-tires-1.htm

MECHANICS OF PNEUMATIC TIRE

http://www.arb.ca.gov/cc/tire-pressure/meetings/060408/060408exxonpresentation.pdf

Evaluation of Effects of Tire Size
and Inflation Pressure on Tire Contact Stresses
and Pavement Response

[BackDoorMan]

וואו ... אחרי הסבר כזה , יותר קשה לי להבין איך קדחת 3 חורים מיותרים בחרסינה הטורקית...

חח, ללא ניסיון מוקדם גם אתה היית נופל בזה אם היית מסתפק במבט חטוף בגשטל כמוני.
הנחתי שהוא פשוט יושב על הזרוע היחידה מה 3 שניתן להשען עליה, ולפי זה קבעתי את מיקום החורים,
רק אח"כ גיליתי שבמקום להשען הוא מתלבש על זיזים קטנים שבגשטל אליהם לא שמתי לב.

[ד ו ר ו ן]

איש דלת אחורית,
איך מחשבים שטח של צורה?

לפני שאתה הולך לחישוב לחץ קרקע, אני מציע שתרענן לעצמך איך מחשבים שטח של צורה.
בשביל שיהיה לך יותר קל, תתחיל עם צורות מרובעות.

[BackDoorMan]

1) אני לא עובד אצלך, תעשה את החישובים הלא רלוונטיים לצורות בעצמך.
2) הנוסחה הפשוטה לחישוב שטח המגע ללא תלות ברוחב הצמיג, נבדקה נסיונית ונמצאה נכונה בעומסי ביניים:

http://autospeed.com/cms/title_Tyres...5/article.html
the size of the tyre's contact patch is related to:

• the weight on the wheel
• the tyre pressure.

For example, say that the weight on the tyre was 900lb, and the tyre pressure was 10 psi. That internal pressure means that each square inch of area can support 10lb, so, in this case, the contact patch will be 90 square inches. If the tyre pressure was 30 psi, the contact area would be 30 square inches, and if the pressure was 90 psi, the contact area would be 10 square inches. This has been found to be almost exactly correct for most tyres (the exceptions being so-called run-flat tyres, or tyres with extremely stiff sidewalls). For most other tyres, carcass structure will have an effect, but by far the major factor is tyre pressure


וגם פה :
http://performancesimulations.com/fa...on-tires-1.htm
" If we look in the middle range at a load of 553 lb, the calculated contact patch area is 67.42mm. At the same time, the front tire at almost the same load has a contact patch area of 67.35mm. This is almost no change at all, and in fact within a reasonable error limit it is probably sufficiently accurate to say that the wider tire has the same contact patch area as the narrower one does at around 500 lb load."

[ד ו ר ו ן]

בכל המלל הזה שוכחים להתייחס לכך שלחץ האויר קשור גם למידת הצמיג, מה שאומר שההשוואה בין 2 מידות שונות על אותו הרכב צריכות להביא בחשבון את הלחצים השונים.
ולחץ שונה ייתן לך תוצאות שונות.

צמיג עם נפח אויר גדול יותר (שזה בדיוק מה שקורה בצמיגים עם קוטר זהה ורוחב שונה) נדרש ללחץ אויר נמוך יותר כדי לשאת את אותו המשקל.

התרגום בעולם האמיתי הוא שטח מגע גדול יותר ופחות לחץ קרקע ליח׳ שטח.

[דידו]

שאלה לאלו שחושבים ששטח המגע לא משנה..

ראשית אנסה להציע הגדרה ל"אחיזה"-התנגדות הגלגל לגלגול או החלקה בעת עצירת ציר הסיבוב
זא"מ אם אני עומד עם הרכב במישור משופע נועל את כל ארבעת הגלגלים- מתי הוא יתחיל להחליק במדרון.

עכשיו נניח רכבים זהים אחד צמיגי אופניים השני צמיגים רחבים, אתם יודעים מה בואו נגזים נוריד את הגלגלים ונציב על משטח מאותו גומי של צמיגי האופניים

מי יחליק ראשון??

[ישי.פ]

דידו אתה טועה.
הפיזיקה מוכיחה זאת בבירור, במיוחד במקרה שאתה מתאר במצב סטטי.

שטח המגע אינו משפיע! רק מקדם החיכוך, והכוח המופעל על המשטח.
שטח המגע (זה תפקידו בצמיגים רחבים) מפזר את העומסים הפועלים על הצמיג (צמיג אופניים אינו יכול לשאת בעומס רכב)

[דידו]

דידו אתה טועה. איך אני יכול לטעות אם רק שאלתי שאלה?
הפיזיקה מוכיחה זאת בבירור, במיוחד במקרה שאתה מתאר במצב סטטי. דווקא במקרה של גלגלים נהוג להתייחס למקדם החיכוך הסטטי ולא הדינמי גם בתנועה

שטח המגע אינו משפיע! רק מקדם החיכוך, והכוח המופעל על המשטח.
שטח המגע (זה תפקידו בצמיגים רחבים) מפזר את העומסים הפועלים על הצמיג (צמיג אופניים אינו יכול לשאת בעומס רכב)

צמיג אופניים יכול לשאת בלחץ גבוהה מזה של צמיג רגיל בפיזיקה תיאורטית אכן אין השפעה לשטח המגע ואפילו לא לצורתו -חיספוס וכו' בפועל? יש גורמים רבים המשפיעים כולל שינוי פני השטח וכולל שינוי מקדם החיכוך בתלות טמפ' אבל למה לשער? בוא ננסה או לחילופין אתה יכול לענות הגיונית לשאלה ששאלתי?

[tzagi]

אתם מוזמנים להתווכח על מה קורה בתמונה,
מי מוכן לשער מה היה קורה אם הצמיגים הקדמיים יועברו אחורה?

[ד ו ר ו ן]

ישי,
שטח המגע בהחלט משפיע כי בעולם שמעבר לפיזיקה התיאורתית, שני צמיגים בעלי אותו מקדם אחיזה אבל בעלי שטח מגע שונה לא יוכלו לתת את אותה האחיזה.

כל זה נכון ויפה בכביש או במשטח אחר בעל אחידות גבוהה (למרות שכבישים של מע״צ מהווים אנומליה במקרה הזה..)
בשטח, זה כבר סיפור אחר, המשטח לא אחיד, לא בחספוס, לא בליכוד של החומר ולא במקדם האחיזה, לפעמים עם הבדל גדול בין שני צמיגים על אותו הסרן.