שאלה| כ"ס ומומנט,איך באים ליידי ביטוי במכונית?

[PHRaz]

שלום לכולם!
אני חדש פה,
קראתיי לפני כמה ימים כתבה על מומנט והבאנתי שמומנט מיצר כ-90% מההאצה של המכונית(לא רק אבל בין השאר..)
לאחר מכן קראתי על כ"ס וגם שם כתוב שזהו נתון הכרחי במיוחד בכדי לקבל האצה..,
משהוא יכול לסדר לי בקצרה את הדברים בראש?
איך כל דבר בא ליידי ביטוי במכונית?תודה לעוזרים!

[asafk]

בוא נתחיל בכוחות ומומנטים, ומשם נתקדם:

http://www.jeepolog.com/forums/conte...epolog-archive

אסף.

[Scrusher]

לפעמים הנתונים האלה לא אומרים כלום! בלי להכניס למשוואה דברים כמו משקל הרכב ויחסי ההעברה שלו,מדובר פחות או יותר על כמה אנרגיה המנוע מפיק. ברוב המקרים כ"ס הוא נתון "חרטה" כי אתה לא עומד לנסוע כל הזמן בסל"ד המקסימלי של המנוע והדעה הרווחת בדרך כלל היא כמה שיותר מומנט בכמה שפחות סל"ד (שגם,לא אומר שהרכב בהכרח ישייט בסל"ד נמוך או יהיה חסכוני בדלק)
אמיר (godsfather) רשם פעם באיזה שרשור "כוח סוס זה כמה מהר אתה מגיע לקיר,מומנט זה כמה מהקיר אתה לוקח איתך"
אם תיתן פירוט על איזה רכבים אתה חושב,אולי יהיה למישהו כאן חוות דעת עליהם

[BackDoorMan]

כתבתי פעם הסבר מקווה שזה יסדר את הבנת המושגים הבסיסיים.
"כשכוח מופעל על זרוע נוצר בעצם מנוף.
התוצאה של הפעולה תלויה גם באורך הזרוע או המרחק מהציר.
אם תסתכל על דלת ,תראה שהידית של הדלת נמצאת רחוק מהצירים ,
אם היא הייתה קרובה מאוד לצירים היית צריך להפעיל כח רב יותר לפתיחתה .
לכן מה שקובע את קלות הפעולה הוא לא הכח המופעל בלבד, אלא מכפלת הכח באורך המנוף.
קג"ם זה יחידה של מומנט :ק"גXמטר.
במנוע הכח נוצר מפיצוץ תערובת אוויר -דלק שהודפת את הבוכנות כלפי מטה,
הבוכנות מחוברות לטלטלים שמחוברים לגל-ארכובה שהם בעצם המנופים שמכפילים את הכח.
אם תשים טלטלים ארוכים יותר או גל ארכובה גדול יותר המומנט יגדל.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
כדי להסביר את הקשר בין הספק למומנט
צריך להגדיר קודם כל , מה זה עבודה , ומה זה הספק.


עבודה: כשמפעילים כח על גוף והוא זז (למשל כשדוחפים מכונית שהתקלקלה)
המכפלה של הכח שהופעל בדרך שהגוף עבר היא בעצם העבודה .
ובנוסחה: עבודה=כח*מרחק.
לדוגמה : אם הכח שהידיים הפעילו על המכונית היה כל הזמן 20 ניוטון (או יחידה אחרת) והמכונית התגלגלה 50 מטר אז העבודה תהיה 20X50=1000 ניוטון-מטר.
-------------------------------------------------------------------
אבל , אף אחד לא מעסיק עובדים רק בגלל שהם יודעים לבצע את העבודה.
חשוב למעסיק לדעת ,כמה זמן לוקח לעובד לעשות את העבודה.
וזה מביא אותנו להגדרה של ההספק.


הספק: הספק זה קצב העבודה ,או כמה עבודה נעשתה ביחידת זמן.
ובנוסחה: הספק=עבודה/זמן=כח*מרחק/זמן.
אם נחזור לדוגמא הקודמת ,
ויצא שהמכונית נדחפה את 50 המטר תוך 40 שניות
ההספק של הדוחף התורן יהיה 1000/40=25 (ניוטון*מטר/שניה)
כלומר, כל שניה הדוחף יעשה עבודה של 25 ניוטון*מטר.
-------------------------------------------------------------------


עכשיו ננסה לקשור בין מומנט להספק:
המומנט במנוע נקרא מומנט סיבובי או מומנט פיתול מאחר ומה שיוצא מהמנוע אחרי כל הפעולות שקורות בתוכו הוא ציר פלדה שמסתובב במהירות ומוסר את התנועה הסיבובית הלאה
עד לגלגלים.


כדי לפשט את ההסבר ,נעזוב את המנוע לרגע בצד, ונסתכל על כלי רכב פשוט יותר: אופניים.
האופניים דומים מאוד למנוע בנקודה אחת :גם באופניים יש קרנק (בתמונה זה L) שזה מה שמחבר בין הפדלים לציר המרכזי.
(רק שבמקום תערובת שמתפוצצת ודוחפת בוכנות הכח מגיע משרירי הרגליים)







כשהרוכב דורך על הפדלים בשביל לסובב אותם ,הוא מפעיל כח על הפדלים .
ויש לנו כאן שוב פעולה של מנוף (כמו עם ידית של דלת על צירים).
הכח הזה כשהוא מוכפל באורך הקרנק ,הוא בעצם המומנט בציר המרכזי.
כרגע מה שמענין זה רק הפדלים ,הכח שהרוכב מפעיל עליהם והקרנק.
הפדלים נעים כל הזמן במעגלים ,המעגלים האלו הם הדרך או המרחק שעבר הגוף (פדל) עליו מופעל כח הרוכב.
אמרנו מקודם שהספק זה עבודה/זמן=כח*(המרחק שהגוף עבר)/זמן.


הגוף (שעליו הכח מופעל) במקרה שלנו הוא הפדל .
המרחק שהגוף עבר (מה שמופיע בסוגריים בנוסחה) הוא המעגל שהפדל הסתובב ,ולפי נוסחה היקף המעגל =2*3.14*R *מספר הסיבובים
ופה מגיעים סוף סוף לקשר: R זה רדיוס המעגל, ובמקרה של האופניים זה המרחק מהפדל לציר המרכזי
שזה בעצם אורך הקרנק.
עכשיו נחזור לנוסחה ונציב את היקף המעגל במקום המרחק שהגוף עבר.
הספק = כח*מרחק/זמן = כח*(היקף המעגל*מספר הסיבובים)/זמן = כח*(R * מספר הסיבובים*2*3.14) /זמן
=(כח*R)*(מספר הסיבובים*2*3.14) /זמן=מומנט*סל"ד* 6.28
החלק של כח*R בביטוי הוא הכח כפול הזרוע שזה בעצם המומנט.
ומה שנשאר לנו זה מספר הסיבובים ליחידת זמן כפול מספר ידוע.
יחידת זמן בד"כ תהיה דקה ,והגענו לסל"ד.


קיבלנו הספק=מומנט*סל"ד * מספר קבוע.


והסבר מפורט יותר למי שמתקשה עם המתמטיקה:


אנסה להסביר בפשטות את החלק האחרון שקושר בין המומנט להספק .


כשמדברים על מומנט , אנחנו בעצם מדברים על מנוף -
במנוף יש תמיד ציר וזרוע שמכפילה את הכח (דלת, פלייר,פינצטה,מפתח בוקסות הם סוגים שונים של מנופים)
אבל ,יש סוגי מנופים שהפעולה שלהם מתבטאת בסיבובים - אופניים,טחנת-רוח,מנוע של רכב ועוד.
לסוג הזה של מנופים נקרא "מנוף-סיבובי".
כשמדברים על סיבובים מדברים בעצם על מעגלים -
אורך המעגל נקרא "ההיקף" שלו והוא תלוי ברדיוס המעגל .
במקרה שלנו זה המרחק מהמקום בו פועל הכח עד לציר המנוף (לדוגמה המרחק מהפדל לציר באופניים)
עכשיו קצת מתמטיקה הכרחית:
הנוסחה של היקף מעגל: S=2*3.14*R
S-היקף המעגל .
R- רדיוס המעגל.
אבל במנוע לא גומרים הקפה אחת ונחים. מסתובבים כל הזמן .
אם נקודה על המעגל ,הקיפה אותו N פעמים (זה יכול להיות כל מספר)
אז סה"כ המרחק שעברה יהיה :N*S .


אם אנחנו יודעים גם כמה זמן לקח להשלים את ההקפות האלו ,אז נדע גם את קצב/מהירות הסיבובים.
נסמן ב -T את הזמן שלוקח לנקודה להשלים N הקפות , ומאחר ומהירות=מרחק/זמן
אז הקצב(מהירות) יהיה: N*S)/T )
הערה: N/T הוא מספר הסיבובים ליחידת זמן ,למשל- סל"ד.

[BackDoorMan]

עכשיו... אם הרקע מתמטי שלך כולל ידע בחדו"א, (רמה של תיכון 5-4 יחידות אמורה להספיק).
המאמר המצוין של YEE MAN CHAN מראה איך בהתבסס על החוק השני של ניוטון,
מחשבים את זמן התאוצה מאפס למאה קמ"ש של ניסאן סקייליין GTR 33,
כאשר ידועים יחסי ההעברה של הגירים והמומנטים בסל"דים נתונים.

[מוני אורבך]

אפשר (ולפעמים גם חיבים) להכנס לנוסחאות והחוק השני של ניוטון ומשוואות דפרנציאליות.
אבל זה לא ממש יענה לשואל השאלה.
היות והוא לא רוצה לתכנן מכונית או אפילו להבין את השיקולים בבחירת מנוע, יחסי העברה, גלגלים ומשקל יחסית לכוח סוס.

מה שרוב חובבי המכונית (שרק משתמשים במכונית) ירצו לדעת הוא "כמה זריזה המכונית"
לרוב זה מתורגם לכמה מהר היא מאיצה.
נתון זה היצרן בדרך כלל נותן כזמן ההאצה מאפס למאה.
מכונית מאיצה טוב מאוד בסביבות ה 8 שניות
טוב - סביבות ה 12 שניות
סביר - סביבות 17 שניות

[talw]

יותר פשוט-
אם אתה יושב בפרגולה עם הרגליים למעלה,ואשתך חופרת לך בזמזמת שצריך לעקור את כל העשבים בגינה.
היא צריכה להפעיל הרבה מומנט בשביל להרים את התחת שלך מהכיסא,אבל ברגע שנכנסת ל"שוונג" והתחלת לעקור עשבים ולהזיע כמו סוס,היא השיגה את שלה.

[talw]

מוסר השכל-
בלי מומנט היא לא היתה יכולה להרים אותך מהכסא.
בלי כח של סוס ,אומנם היית מתרומם מהכסא ,אבל רק נעמד מול העשבים מסתכל עליהם והם עליך חזרה.

[חנן-ג'יפולוג]

אם תשים טלטלים ארוכים יותר המומנט יגדל.
.

למה?

[zviki]

טל , עם כל הכבוד לניוטון-ההסבר שלך הוא הכי מדעי כאן. או במילים אחרות:
חשבון בנק כבד=כ"ס
כח= יכולת ללחוץ על מנהל הבנק - לצמצם עמלות זנותיות.
מומנט=המנהל לא כל כך מסכים, אתה מאיים לעבור לבנק אחר.
הספק= עוד שקלים בחשבון.

[BackDoorMan]

למה?

התנועה במנוע עד ליציאה סבה סביב יותר מציר אחד,
לטלטלים יש ציר בבוכנה ובקרנק, אז יש פה שילוב של 2 מנופים סיבוביים: כשהבוכנה יורדת כלפי מטה בפעימת העבודה,
הטלטל זז קצת כמו מטוטלת סביב פין הבוכנה ונוצר מומנט הפועל על המיסב בגל הארכובה, הגל עצמו מהווה גם הוא אוסף מנופים התורמים למומנט הכללי.

[נמרוד]

שימי, טיפ קטן, מנסיון - אצל חנן אין שאלות תמימות... הוא תופס אותך בפרטים הקטנים.

[BackDoorMan]

שימי, טיפ קטן, מנסיון - אצל חנן אין שאלות תמימות... הוא תופס אותך בפרטים הקטנים.

גם אני לא תמים, הבנתי שהוא מכין מלכודת, רק שלא יצא לו מעשה וילי הקיוטי.

[חנן-ג'יפולוג]

מלכודת, סיפורים, הלכתם רחוק ושלילי עם ה"למה?" שלי.
שימי, לא הצלחתי להבין את ההסבר.
אני יודע שמומנט זה כח כפול זרוע (המרחק בין הציר שעליו מופעל הכח ובין הוקטור של הכח). במקרה של מנוע הזרוע היא הרדיוס של גל הארכובה. אני לא רואה איך נכנס כאן אורך הטלטל. לא משנה מה יהיה האורך שלו, אורך הזרוע יישאר המרחק שבין ציר הקרנק לציר הטלטל.
בנוסף, ברמה האנרגטית, אני יודע שקשה, אולי בלתי אפשרי, לקבל תוספת לאנרגיה המכנית ללא השקעה נוספת של אנרגיה כימית, ומה שאתה מציע זו הגדלה של המומנט ללא הגדלה של נפח המנוע - הגדלת כמות התערובת הנכנסת לצילינדר. הגדלת הקדח מגדילה את המומנט כי היא מגדילה את הנפח. הגדלת רדיוס גל הארכובה מגדילה את המומנט כי היא מגדילה את הנפח. הארכת טלטל לא מגדילה את הנפח, אז לעניות דעתי היא גם לא מגדילה מומנט. מאז ומתמיד מנועי בנזין אטמוספריים הפיקו בערך קג"מ אחד לכל 100 סמ"ק. אם מצאת דרך לשנות את זה, אתה בדרך למשהו גדול באמת.

[IlanHadar]

חנן צודק, ככלל מנועים עם קדח ארוך (מהלך בוכנה ארוך) הם בעלי מומנט רב יותר ממנועים עם מהלך קצר באותו נפח, בדרך כלל על חשבון ההספק.

אפשר לקחת דוגמא ממנועי פורמולה אחד, מהלך בוכנה קצר אבל הספק מטורף בסלד של מעל 15,000 ומומנט כמו של רכב ספורטיבי רגיל.

לעניין השואל הספק גבוה יתבטא בתאוצות חזקות ומהירות סופית גבוהה. (תלוי בעוד גורמים כמובן) מומנט גבוה יתן יותר יכולת עבודה - שמירה על מהירות בעומס משקל גבוה, עליות ויכולת האצה לא בהכרח המהירה ביותר.

בעולם המפותח כבר הבינו שצריך הרבה משניהם, מנועי הסולר החדשים נותנים גם וגם ולכן החיבה הגבוהה אליהם באירופה.

[דידין]

אאלט כבר כתבתי על זה כאן מזמן ,אבל אנסה להזכר ולהזכיר. וגם לטובת מי שלא מכירים
נוסחת ההספק הבסיסית של מנוע נקראת PLAN כ ש P זה לחץ ממוצעL מהלך בוכנה A שטח בוכנה ו N סיבובים לדקה.
במנוע נתון, השליטה שלנו היא רק על סיבובי המנוע (באמצעות לחיצה על "הגז") ולכן ככל שניתן יותר גז הספק המנוע יעלה, אבל עד רמה מסוימת, כי מעל רמת סיבובים מסוימת ,תיכנס פחות מסה של תערובת הדלק ואז הלחץ הממוצע יקטן.
כנ"ל גם במומנט ששם נושא לחץ השריפה הממוצע (ולא מספר סיבובי המנוע) הוא הדומיננטי ולכן במנועים עם מהלך בוכנה ארוך יותר (ז"א מומנט גדול יותר), הלחץ הממוצע דווקא קטן (בגלל הנפח הגדול יותר).
זאת הסיבה שהמומנט המקסימאלי מושג בסל"ד נמוך יותר מאשר ההספק.(וגם הכנסת הטורבו לתמונה)

[חנן-ג'יפולוג]

חנן צודק, ככלל מנועים עם קדח ארוך (מהלך בוכנה ארוך) הם בעלי מומנט רב יותר ממנועים עם מהלך קצר באותו נפח, בדרך כלל על חשבון ההספק..

לא. זה ממש לא מה שאמרתי. אמרתי שהמומנט המקס' תלוי כמעט בלעדית בנפח והוא עומד על בערך קג"מ ל100 סמ"ק במנוע בנזין אטמוספרי.


מה שכן, במנועים עם מהלך בוכנה גדול ביחס לקדח שיא המומנט מגיע מוקדם יותר בעקומת הסל"ד. אולי לזה התכוונת.

[PHRaz]

חחחחחחח,תודה לעוזרים אבל אולי לא הבאנתם אותי נכון,אני יודע מזה מומנט ויך הוא מחושב,אותו דבר על הספק,אני פשוט לא מבין איך הם באים ליידי ביטוי במכונית..(במיוחד הספק)

[דידין]

לא. זה ממש לא מה שאמרתי. אמרתי שהמומנט המקס' תלוי כמעט בלעדית בנפח והוא עומד על בערך קג"מ ל100 סמ"ק במנוע בנזין אטמוספרי.


מה שכן, במנועים עם מהלך בוכנה גדול ביחס לקדח שיא המומנט מגיע מוקדם יותר בעקומת הסל"ד. אולי לזה התכוונת.

זאת גם הסיבה מדוע במנועי דיזל בעלי אותו נפח כמו מנועי בנזין ההספק נמוך יותר והמומנט גדול יותר , כי.
במנועי דיזל יחס הדחיסה הוא גדול יותר (פי 2 ואפילו יותר) ולהשגתו צריך מהלך בוכנה ארוך יותר. אותו מהלך בוכנה ארוך גם מונע מהירות סיבובי מנוע גבוהים יותר(הגיוני ,כי הבוכנה צריכה לעבור דרך ארוכה יותר להשלים מהלך קווי) וכפי שהסברנו למעלה , הפרמטר החשוב להשגת הספק במנוע נתון , זה סיבובי המנוע ליחידת זמן.

לשואלים לגבי ההבדלים במהות אז בואו נאמר ש....
המומנט דרוש להתחלת הזזת המאסה (משקל הרכב) או שינוי בתאוצתו.
ההספק דרוש להתגבר על כוחות חיצוניים שפועלים על הרכב = חכוך והתנגדות האויר.

[חנן-ג'יפולוג]

הסיפור לגבי המומנט הגבוה של הדיזל הוא סוג של אגדה אורבנית, לא? כי אני רואה שמנוע דיזל אטמוספרי מוציא כ0.66 קג"מ ל100 סמ"ק (לעומת קג"מ אחד בבנזין).
זה נכון ששיא המומנט או לפחות חלק ניכר ממנו מגיע בדיזל מאוד מוקדם. אולי בגלל זה יש את תחושת הכח ואולי גם בגלל שעקב החולשה הגדולה של הדיזל יצרנים שמו על אותו רכב מנוע דיזל בנפח גדול בהרבה ממקבילו הבנזיני (היום כבר המנועים קטנים יותר עם טורבו אבל זה כבר לדיון אחר).