מרחק עצירה של רכב,נוסחה, האם אמיתי?

[mcqueen234]

חיכוך של 1 הוא לא אפשרי

בשנייה שיש גרגיר חול אחד, הוא בטל. כנ"ל לגבי צמיג לא נקי.

 

בכל מקרה, שלא בתנאי מעבדה, יש להתחשב בשלל גורמים כמו רוח גבית/נגדית וכיוצא בזה.

 

משקל הרכב לא מהווה מרכיב כלל במרחק הבלימה של הרכב (גם לא כמות הנוסעים ומשקלם).

 

אם אתה רוצה לדייק נגיד שהקוונה ליוטר מ97%.

 

אבל!!!!!!!!!!!! איך אתה יכול להגיד שמשקל הרכב וכל הנמצא בו לא משפיע על מרחק בלימה???

אתן לך דוגמה - תדמיין שאתה עוצר עגלת סופר ריקה בפרק זמן ומרחק מסויים, ואחרי זה תנסה לעצור את אותה העגלה מלאה במוצרים - תקבל תוצאה שונה.

[Eily]

הבלמים (במיוחד הקדמיים) מותאמים לעומס מקסימלי של הרכב כך שמרחק הבלימה לא מושפע ממשקל הרכב, למרות שזה מנוגד לאינטואיציה.

 

לעומת זאת, נגרר יגדיל מאוד את מרחק הבלימה.

[mcqueen234]

הבלמים (במיוחד הקדמיים) מותאמים לעומס מקסימלי של הרכב כך שמרחק הבלימה לא מושפע ממשקל הרכב, למרות שזה מנוגד לאינטואיציה.

 

לעומת זאת, נגרר יגדיל מאוד את מרחק הבלימה.

 

זה אותו הדבר כמו להגיד שהמנוע ברכב מסויים מוטעם להאיץ מ-0 ל-100 ב-8 שניות בכל עומס של משקל.

זה לא נכון - הוא יתן את התוצאה בכביש יבש ונקי, אם נהג אחד ובהעברת הילוכים נכונה.

אם ברכב ישבו 5 אנשים ועוד בגאז' לא תגיע ל8 שניות גם בירידה.

[srack]

משקל הרכב פועל כלפי הרצפה. ולא כלפי כיוון הנסיעה.

מעבר לזה, אם תבצע נוסחה מתמטית תגלה שמשקל הרכב לא בעל חשיבות, משני צידי הנוסחה יש את משקל הרכב ולכן אפשר למחוק אותו.

[mcqueen234]

אם משקל הרכב פועל כלפי הריצפה תענה לי על שעלה אחת:

כשאתה נוסע באוטובוס, אין מקום ואתה עומד, אתה מחזיק במשהו כדי לא ליפול?

כן אתה מחזיק כי אם לא תחזיק - תיפול. למה? - כי כשהאוטובוס נוסע במהירות מסוימת המשקל פועל כלפי ריצפה ואפשר לא להחזיק, אבל אם האוטובוס בולם על הגוף שלך כבר פועלים כוחות צדדיים (בנוסף לכוח הדוחף אותך לריצפה) המתנגדים לבלימה של האוטובוס והמנסים להניע אותך במהירות שבה נסע האוטובוס לפני הבלימה, ובגלל זה אם לא תחזיק תיפול.

 

לעיניין - אם הרכב שוקל טון 1 בזמן הבלימה על המשקל הזה פועלים כוחות צדדיים המתנגדים לבלימה, אם תעמיס את הרכב נגיד עד ל1.6 טון תקבל משקל חדש יותר גדול אשר מתנגד לבלימה ורוצה להמשיך לנוע קדימה - התוצאה מרחק בלימה גדול יותר.

 

מכווה שלא חפרתי יותר מידי

[ישה]

בספר , לא משקל ולא עגבניות.

 

אז לא חבל על הויכוח.

[B.D.B.]

מקווין, ההבנה שלך בפיזיקה ובפיזיקת רכב לוקה בחסר.

 

מהבחינה הפיזיקלית גרידה.

מקדם החיכוך הסטטי בין גומי לאספלט הוא אחד. יש ערכים שונים לחיכוך דינאמי, כלומר כאשר העצם כבר במצב החלקה. כוח החיכוך שווה לנורמל כפול מקדם החיכוך. הנורמל הוא הכוח הנגדי שהעצם מפעיל עליך. הנורמל הוא מאונך למישור עליו אתה נמצא ושווה לכוח הנורמלי (הניצב) שאתה מפעיל עליו. לדוגמא אם רכב במשקל טון נמצא על כביש אופקי הוא מפעיל כוח נורמלי השקול לטון אחד על הכביש, והכביש מפעיל כוח השקול לטון אחד על הרכב, כוח זה הוא הנורמל והוא ניצב לכביש. מאחר וסכום הכוחות הוא אפס, המערכת המצב מנוחה. אילו לעומת זאת הכביש היא בזווית, נאמר 10 מעלות, הכוח שהרכב היה מפעיל על הכביש היה עדיין "כלפי מטה", כלפי מרכז מסת כדור הארץ ליתר דיוק ולכן הכוח הנורמלי שהרכב מפעיל על הכביש היה טון כפול קוסינוס 10 (שכן הזוית בין הכוח שהרכב מפעיל על הכביש והכביש היא 80 מעלות). הכוח הנורמלי שווה לו וניצב לכביש.

 

 

כל זה רק בשביל להסביר מה הוא הנורמל שמשתמשים בו לחישוב כוח חיכוך. כאמור, כאשר מדובר במישור הכוח הזה זהה לכוח שהעצם מפעיל על המישור. והכוח הזה (יחידת מידה - ניוטון) שווה למסת האובייקט (יחידת מידה - קילוגרם) כפול תאוצת הכבידה, שהיא בערך 9.8 מטרים\שניה^2.

כאשר עצם שוקל יותר יש לו יותר אינרציה ויש צורך בכוח יותר גדול גם בכדי לעצור אותו, מצד שני כוח החיכוך שהוא יכול להפעיל גם יותר גדול.

 

ובחזרה למציאות...

משאית ורכב ספורט, תאורתית יש את אותו מרחק בלימה, במידה ולמשאית היה צמיגים בעלי אותו מקדם חיכוך, בלמים שמסוגלים להפעיל מספיק מומנט בשביל לנעול את הגלגלים (בבלימה\תאוצה אופטימלית יש לשמור על 5% החלקה בין מהירות הגלגל לכביש). אבל במציאות, רוב המשאיות נוסעות על סליקס וזה לא בגלל שהם הגיעו ככה ויותר יבשים מהסהרה. בלמים ללא חיישני עומס, שכשהמשאית עמוסה יעילים בערך כמו הוצאת היד מהחלון ולקוות לרוח חזיתית וכשהיא ללא מטען נועל את הגלגלים רק אם הנהג חושב על לעצור.

 

 

ולגבי טבלת מרחקי העצירה שקומפי העלה, הם היו מאוד נדיבים עם המרחק תגובה ומרחק הבלימה. 100 קמש שווה ל-27.8 מטרים בשניה, 21 מטר מרחק תגובה אומר זמן תגובה של יותר משלשת רבעי השניה, שזה הגיוני אם קפצת להביא משהו מהמושב האחורי.

[sronis]

זו אכן נוסחה מוגזמת למצב של בלימת חירום. בבלימה רגילה כמובן שזה אפשרי. בחירום מדובר על כ-28 מטר לשנייה ב-100 קמ"ש, אם נקח 3/4 שנייה זמן תגובה (ואני מניח שאצל מרבית האנשים זה פחות) מדובר על 21 מטרים. תוסיף לזה כ-40-50 מטרים עד לעצירה בחירום (יותר קרוב ל-40 במרבית המכוניות המודרניות) ותקבל 60-70 מטרים לעצירה מ-100 קמ"ש.

 

רוני

[Eily]

אנסה לחדד קצת את התשובה, כי אני מניח שנוסחאות כמו אם ג'י קוסינוס טטה לא אומרות הרבה, בטח למי ששאל (בלי להעליב!).

 

במיוחד לגבי ההבדל בין האצה ובלימה: באופן עקרוני, בעזרת מנוע בעל כח בלתי מוגבל והינע לכל הגלגלים, מרחק וזמן ההאצה היה שווה למרחק וזמן הבלימה (מ100 לאפס, מאפס למאה) והיה מוגבל באמת לפי החיכוך הקבוע בין הצמיג לכביש.

המצב רחוק מזה. ההאצה מוגבלת לפי כח המנוע ולא מתקרבת למגבלות האחיזה של הצמיג (אחרי ההאצה הראשונית, אלא אם יש לך איזה בוגאטי) המעצורים יכולים להפעיל על הגלגל כח גדול יותר שיביא לנעילת הגלגל וכך להגדלת מרחק העצירה.

 

עם משקל גדול יותר, צריך יותר כח לאותה בלימה. אבל המשקל גם מספק לגלגלים יותר כח לבלימה (במשוואות הפיזיקליות המשקל בדיוק מצטמצם כמו שנרמז).

 

רק נגרר יגדיל את מרחק הבלימה כי יש תוספת במסה (משקל) שלא מוסיפה לכח הבלימה (כי המשקל של הנגרר נתמך בקרקע ולא בגלגלים הבולמים).

 

והדוגמה עם העגלה בסופר לא ממחישה את המצב. באמת נדרש יותר כח לעצירה, אבל לעגלה בסופר אין מעצורים משלה אלא אתה עוצר אותה בכח שלך, וצריך יותר כח!

 

 

מקווה שמובן יותר.

[Geler GasGroupie]

הנוסחה שמלמדים במסלולים (שמגרש ההדרכה שלהם אינו "משטח החלקה") מטרתה לאפשר להתאים את מהירות הנסיעה לתנאי הדרך. הנהג אמור לחשב כמה רחוק הוא רואה קדימה ואז להתאים את מהירות הנסיעה כך שלפי נוסחה זו, הוא תמיד יוכל לעצור בתוך מרחק הקצר משדה הראיה שלנו לפנים.

 

לטעמי הנוסחה לא מדויקת. קודם כל, יש להתחשב בזמן התגובה האנושי. זמן תגובה של 3/4 שניה מתקבל כאשר מושיבים אתלט צעיר מול כפתור ונורה והוא צריך (יודע שהוא צריך) ללחוץ על הכפתור כאשר הנורה נדלקת. בנהיגה, לוקח זמן לקלוט את הסיטואציה, להבין אותה, ואז להגיב בבלימה, כאשר התהליך הזה גוזל יותר משניה ומתארך עוד יותר אצל הדיוטות המהססים לבלום בעוצמה. לכך יש להוסיף מספר עשיריות השניה של תגובת מערכת הבלמים. מרגע שכוח בלימה מופעל על הצמיגים, יש להתחשב במקדם החיכוך, אשר מגיע על אספלט טוב עם צמיגים ובולמים טובים ל-0.8 ובדר"כ נמצא באיזור ה-0.7 ואפילו 0.6. צריך גם לחשוב על קיומם של מערכות כגון ABS ו-EBD שיש להן השפעות משתנות על מרחק הבלימה.

 

יתרה מזאת, היכולת האנושית להעריך בזמן תנועה את המרחק במטרים ולבצע חישובים מתמטיים בזמן אמת -- מוגבלת וכל סטיה קטנה עלולה להיות משמעותית. התאמת מהירות הנסיעה לתנאים צריכה להיות מצד אחד יותר אינטואיטיבית (מבוססת על הערכה מושכלת, ולא על מדידה מטרית), ומצד שני עליה להתחשב במספר רחב יותר של גורמים מלבד "עומק" שדה הראיה -- צריך גם להתחשב ב"רוחב" שדה הראיה ורוחב הכביש, מספר הנתיבים ורוחבם, קיומם של שוליים ורוחבם, סוג הדרך, כיון הנסיעה, סוג ואיכות המשטח עליו נוסעים, מצב הרכב וכדומה. צריך כל הזמן לתכנן קדימה ולקרוא את הכביש על מנת לעשות זאת באופן יעיל. אין "נוסחאות קסומות".

[dny]

חיכוך של 1 הוא לא אפשרי

מקדם החיכוך הסטטי בין גומי לאספלט הוא אחד.

 

כאן יש טעות נפוצה. שימו לב: הכוח שמופעל בין הצמיג לכביש אינו חיכוך. למה לא? כי חיכוך הוא כוח המופעל בין שני משטחים אחידים, שטוחים, קשים וקרים. הצמיג אינו מתאים להגדרות אלו כלל.

בדיקת התכנות קלה: מכוניות דראגסטר מאיצות בערך ב-3G בתחילת נסיעתן. לפי חישובי חיכוך זה בלתי אפשרי. כמו כן, מכוניות ספורט מסוימות מסוגלות לפנות תוך כדי הפעלת כוח צד העולה על 1G - גם זה בלתי אפשרי אילו היה מדובר בחיכוך.

ועכשיו, לכל מי שראה את בתיה עוזיאל: לוקחים משקל אדם, כמו שיש בכל בית, שמים עליו גלגל של רכב (שגם אתו יש בכל בית). מודדים את משקלו של הגלגל. עכשיו מניחים את הגלגל על כביש אספלט ישר, ולוחצים עליו הצידה בעזרת המשקל. כאשר מגדילים את הלחץ, בסופו של דבר הצמיג יחליק הצידה. הכוח שמודד המשקל (ניסוח קצת מטעה, מה לעשות) יהיה יותר ממשקל הגלגל. איך ולמה? כי זה לא חיכוך. מה זה כן? כל מיני עיוותים, התחממות, וקריעה של הגומי. לא חיכוך.

 

הבלמים (במיוחד הקדמיים) מותאמים לעומס מקסימלי של הרכב

למרבה הצער, בדרך כלל לא - הם מתואמים לדרישות היבואן, שהן בדרך כלל נמוכות. לראיה - על אותה שלדה, ולכן אותו עומס מותר, יש בדרך כלל מספר גדלים של בלמים, אשר יכולת הבלימה שלהם שונה.

 

במיוחד לגבי ההבדל בין האצה ובלימה: באופן עקרוני, בעזרת מנוע בעל כח בלתי מוגבל והינע לכל הגלגלים, מרחק וזמן ההאצה היה שווה למרחק וזמן הבלימה (מ100 לאפס, מאפס למאה) והיה מוגבל באמת לפי החיכוך הקבוע בין הצמיג לכביש.

המצב רחוק מזה. ההאצה מוגבלת לפי כח המנוע ולא מתקרבת למגבלות האחיזה של הצמיג (אחרי ההאצה הראשונית, אלא אם יש לך איזה בוגאטי) המעצורים יכולים להפעיל על הגלגל כח גדול יותר שיביא לנעילת הגלגל וכך להגדלת מרחק העצירה.

עם משקל גדול יותר, צריך יותר כח לאותה בלימה. אבל המשקל גם מספק לגלגלים יותר כח לבלימה (במשוואות הפיזיקליות המשקל בדיוק מצטמצם כמו שנרמז).

רק נגרר יגדיל את מרחק הבלימה כי יש תוספת במסה (משקל) שלא מוסיפה לכח הבלימה (כי המשקל של הנגרר נתמך בקרקע ולא בגלגלים הבולמים).

 

נכון מאד.

 

דני

[B.D.B.]

דני, אני בכוונה אמרתי גומי ולא צמיג. מקדם החיכוך של צמיג בחיים האמתיים נע בין 0.7 לצמיג מיובש וישן לבין 2.5-3 לצמיגי דראג בטמפרטורה אופטימלית. כאשר צמיג איכותי הוא באיזור ה-0.8-0.9 לצמיגי כביש.

 

 

 

עם משקל גדול יותר, צריך יותר כח לאותה בלימה. אבל המשקל גם מספק לגלגלים יותר כח לבלימה (במשוואות הפיזיקליות המשקל בדיוק מצטמצם כמו שנרמז).

 

רק נגרר יגדיל את מרחק הבלימה כי יש תוספת במסה (משקל) שלא מוסיפה לכח הבלימה (כי המשקל של הנגרר נתמך בקרקע ולא בגלגלים הבולמים).

 

קרוב אבל לא מדוייק לחלוטין. המשקל נותן יותר כוח חיכוך, הבלימה היא פונקציה של הבלמים. אם המומנט שהבלם יכול להפעיל על ציר הסיבוב של הגלגל גדול מהמומנט שיוצר כוח החיכוך המקסימלי שבין הצמיג לכביש - הגלגל ינעל.

 

לגבי הנגרר, לנגררים יש בלמים, ולכן מחברים צינור לחץ שמן אליהם. הנגררים היחדיים שלא מחייבים בבלמים הם נגררים שמוגבלים למשקל מאוד נמוך (באיזור החצי טון).

[sronis]

לאחר בדיקה, הנה כמה נתונים ריאליים מ"העולם האמיתי". מאז שמגזין אוטו רכש מכשיר דריפטבוקס, בוצעו מדידות על יותר מ-100 מכוניות בתנאים שונים ומרחק הבלימה מ-100 קמ"ש תמיד נע בין 36.5 ל-47 מטרים. לזה יש כמובן להוסיף את זמן התגובה (שבניגוד למה שנכתב פה, אני לא חושב שהוא גדול מ-3/4 לאדם ממוצע). אגב, זמן הבלימה הוא לרוב בין 3 ל-4 שניות. וזכרו שיש מכוניות שמגיעות ל-100 קמ"ש מהר יותר מהזמן הזה..

 

רוני