לא מצליח להבין מבחן אחיזה ורוחב צמיגים

[computer_freak]

היי,

מה ההסבר לזה שהצמיג הצר יותר ועם החתך הגבוה יותר, בלם יותר מהר מהצמיג הרחב יותר עם החתך הנמוך יותר?

(אני מדבר על ה195/65/15 מול 205/55/16)

 

תודה

 

[B.D.B.]

לדעתי זה בטווח הסטיה.

3 פייט זה בס"כ כ-90 ס"מ.

[computer_freak]

אוקי אז נאמר אפילו שהם היו זהים בתוצאות ולא היה יתרון לצמיג הצר, עדיין, איך זה יכול להיות?

[B.D.B.]

שבוע יצור, טיב החומר, שינויים בכביש, בטמפרטורה, ברפידות הבלם ועוד. ובו לא נשכח שההבדל בניהם הוא רק ס"מ בודד שזה 5%.

אתה יכול לראות שהתוצאות לא מדוייקות כי יש הבדל בין ה-17 וה-18 ששניהם אותו רוחב, שזה בעיקרון הפרמטר היחידי שמשנה במבחן בלימה.

 

אה בעצם יש להם דירוג מהירות שונה (ה-17 וה-18)

[computer_freak]

אין הבדל ברפידות, זה אותו רכב שנבדק.

טיב החומר-זה אותו צמיג, אותו חומר.

אותו כביש-זה מבחן השוואתי

 

אז לפי מה שאני רואה ומבין, גם אם נגזים וניקח את הצמיג הצר ביותר והרחב ביותר, ההבדל יהיה 4 פיט (1.20) שזה זניח יחסית להבדל הגדול במידות, אז כמעט ואין הבדל בבלימה (אם בכלל)?

זה קצת סותר את הדעה שצמיג רחב בולם מהר יותר מצמיג צר (זהה כמובן)

[AutoCool]

אני הולך כאן לנפץ דעה שגויה ולכן אבקש מכם פתיחות מחשבתית:

רוחב הצמיג אינו קובע את הכוח המתפתח עקב החיכוך!

מה שקובע זה מקדם החיכוך (שערכו תלוי רק בחומר ממנו עשוי כל אחד משני המשטחים המתחככים) והמשקל. גודלו של שטח המגע, אינו קובע את כוח החיכוך. עד כאן זוהי פיזיקה בסיסית.

תשאלו: מדוע, למשל בפורמולה אחת, מדוע הצמיגים רחבים?

צמיגים רכים מקנים מקדם חיכוך גבוה יותר, אבל הם גם נשחקים מהר יותר. כאשר שטח המגע של הגומי באספלט גדול יותר, כך השחיקה קטנה והצמיג יאריך "חיים".

 

לסיכום: ככל שהצמיג רך יותר, אחיזתו גבוהה וכדי שאורך "חייו" יהיה סביר, הוא צריך להיות רחב.

[computer_freak]

אבל אין כאן הבדל ברכות של הצמיגים, אלה אותם צמיגים, ובכל זאת הצמיג הרזה יותר בלם מהר יותר, עדיין לא קיבלתי הסבר לעניין הזה

[B.D.B.]

אין הבדל ברפידות, זה אותו רכב שנבדק.

טיב החומר-זה אותו צמיג, אותו חומר.

אותו כביש-זה מבחן השוואתי

 

אז לפי מה שאני רואה ומבין, גם אם נגזים וניקח את הצמיג הצר ביותר והרחב ביותר, ההבדל יהיה 4 פיט (1.20) שזה זניח יחסית להבדל הגדול במידות, אז כמעט ואין הבדל בבלימה (אם בכלל)?

זה קצת סותר את הדעה שצמיג רחב בולם מהר יותר מצמיג צר (זהה כמובן)

 

 

הרפידות לא היו באותו המצב כשבדקו בפעם הראשונה ובפעם השניה.

כנ"ל אתה לא יכול להבטיח שהאספלט היה בדיוק עם אותה אחיזה כמו במקום שבו בדקו עם הצמיגים בפעם הראשונה.

 

ולגבי הצמיג, אתה לא יודע שאין הבדלים בין הצמיגים, מידות שונות, פסי יצור שונים, תנאי אחזקה שונים כל אלו משפיעים.

 

 

AutoCool, דינמיקה של צמיג היא הרבה יותר מסובכת מאשר ההפשטה שאתה מכיר מפיזיקה תיכונית. מקדם החיכוך לא משנה כי הגומי נקרע כשהצמיג מחליק. ככל ששטח המגע גדול יותר העומס מתחלק על יותר גומי והצמיג מסוגל לאחוז יותר.

[E. Dekel]

אני הולך כאן לנפץ דעה שגויה ולכן אבקש מכם פתיחות מחשבתית:

רוחב הצמיג אינו קובע את הכוח המתפתח עקב החיכוך!

מה שקובע זה מקדם החיכוך (שערכו תלוי רק בחומר ממנו עשוי כל אחד משני המשטחים המתחככים) והמשקל. גודלו של שטח המגע, אינו קובע את כוח החיכוך. עד כאן זוהי פיזיקה בסיסית.

תשאלו: מדוע, למשל בפורמולה אחת, מדוע הצמיגים רחבים?

צמיגים רכים מקנים מקדם חיכוך גבוה יותר, אבל הם גם נשחקים מהר יותר. כאשר שטח המגע של הגומי באספלט גדול יותר, כך השחיקה קטנה והצמיג יאריך "חיים".

 

לסיכום: ככל שהצמיג רך יותר, אחיזתו גבוהה וכדי שאורך "חייו" יהיה סביר, הוא צריך להיות רחב.

 

למי שמתעניין בצמיגים, אני ממליץ בחום על הספר הבא: http://www.amazon.com/The-Racing-High-Performance-Tire-Balance/dp/0768012414

 

אהלן ניר, מקדם החיכוך של צמיגים תלוי בהרבה יותר פרמטרים משני החומרים המתחככים. מה עם טמפרטורה, דפורמציות בצמיג כתוצאה מכוחות צד או מלחצי אוויר שונים (אגב צמיג רחב מתעוות הרבה פחות עבור כוח נתון וזו אחת הסיבות לכך שעבור תנאים זהים צמיג רחב יותר אמור לספק כוח צידי חזק יותר), צורת הסוליה ועוד ועוד. שים לב שלא דיברתי על דברים שמשפיעים על ההרכב הכימי של הצמיגים עצמם (כמו גיל, חשיפה לשמש, טיפול בצמיגים בתכשירים מוסיפי אחיזה ועוד הנה וכהנה), כל הדברים שדיברתי עליהם תקפים עבור זוג חומרים.

 

שוב (ואני מאמין שחלק פה יודעים את זה), צמיגים לא מצייתים לחוק F=mu*N!

 

לכל צמיג יש עומס ספציפי אשר בו מקדם החיכוך (בכיוון מסויים) יהיה מיטבי. להמחשה, עבור צמיכ אחד זה יהיה 1000 ניוטון כוח אנכי, עבור צמג אחר פי 2.

 

 

בכל הנוגע לשאלה המקורית, יכול מאוד ליהיות שהיתרון שלצמיגים הרחבים מתקזז. סיבות אפשריות (ואת רובן אמרו) - תרכובת "רכה" ואוחזת יותר, הבדלים בגיל הצמיג, טמפרטורה, ועוד מיליון דברים. עוד לא דיברנו בכלל על כביש רטוב, שם לצמיגים רחבים עלול ליהיות חיסרון גדול.

 

מעבר לכל הדברים שנאמרו, צמיגים רחבים גם בעלי התנגדות גדולה יותר גם לגלגול וגם אוירודינמית. במהירויות גבוהות וברכבים עם גלגלים חשופים יש לנושאים האלה חשיבות לא קטנה בכלל (משהו כמו 40% מהתנגדות אוירודינמית של רכב פורמולה היא רק מהצמיגים). צמיגים רחבים בעצם בולמים את האוטו גם כשלא רוצים בכך בכלל.

 

צמיגים הם תחום מאוד מאוד מסובך, למרות התדמית ה"שחורה" שדבקה בו. עלות פיתוח של צמיגים עולה על זו של פיתוח רכבים בהרבה מקרים.

[computer_freak]

הרפידות לא היו באותו המצב כשבדקו בפעם הראשונה ובפעם השניה.

כנ"ל אתה לא יכול להבטיח שהאספלט היה בדיוק עם אותה אחיזה כמו במקום שבו בדקו עם הצמיגים בפעם הראשונה.

ולגבי הצמיג, אתה לא יודע שאין הבדלים בין הצמיגים, מידות שונות, פסי יצור שונים, תנאי אחזקה שונים כל אלו משפיעים.

 

לא קצת מוזר לייחס את הבדלי הבלימה לרפידות? ממתי רפידות נשחקות אחרי כמה בדיקות, רפידות מחזיקות עשרות אלפי ק"מ.

אתה צודק בשאר הדברים שהם גורמים לשינויים אבל יש כאן 5 צמיגים-כולם במצב פחות טוב מהצמיג הצר? אפילו לא אחד במצב דומה? הרי זה לא הגיוני ועדיין הפער הגדול ביותר הוא 1.2 מטר וגם זה עם צמיג הרבה יותר רחב ועם חתך הרבה יותר נמוך עם קוד מהירות יותר גבוה, יש פה עניין מאוד פשוט, הצמיג הצר עוצר טוב יותר או לפחות אותו דבר כמו צמיג שרחב ממנו (אלא אם כן הפער הוא גדול ואז יש הפרשים ממש קטנים לרעת הצמיג הצר)

[punto_gt]

במקרה הנ"ל, הגלגל בעל הקוטר הגדול יותר עצר מאוחר יותר עקב העובדה שמומנט האינרציה שלו גדול יותר.

 

מומנט אינרציה זה היכולת של גוף להתנגד למומנטים הפועלים עליו.

ככל שמומנט האינרציה של גוף גדול יותר, יש להשקיע יותר מומנט כדי לגרום לאותה תאוצה (או תאוטה) זויתית T=I*a

כאשר:

a= תאוצה זויתית

I = מומנט אינרציה

T = מומנט פיתול.

מכיוון שמדובר באותו רכב, ומכאן כוח הבלימה וקוטר הדיסקים זהים. כך גם מומנט הבלימה זהה.

ומכאן, שאם I עלה עקב הגדלת רדיוס החישוק והצמיג והגדלת המסה ( הוא תלוי גם במסה וגם ברדיוס)

ומומנט הבלימה נשאר קבוע, אזי ש a, התאוטה הזויתית חייבת לקטון.

ולכן ההבדל לטובת הגלגל הקטן יותר.

 

בנוסף ארצה להרחיב, לשטח המגע יש השפעה משמעותית, אבל בגלל שההבדל הוא רק 10 מ"מ אז מומנט האינרציה השפיע יותר.

אם הגלגל הגדול יותר היה גם 195 מ"מ מרחק הבלימה היה גדל.

 

אגב, באותה משוואה בדיוק ניתן להסביר למה הגלגל הקטן יאיץ מהר יותר.

 

וזה עוד בלי להכנס לחישובים של משקל בלתי מוקפץ והשפעתו על תאוצות ותאוטות.

 

מקווה שזה סוגר לך את הפינה.

 

בברכה,

גיל.

[B.D.B.]

לא אמרתי שהן נשחקו לגמרי אבל ברור שכשבולמים ולא משנה באיזה מהירות יש שחיקה של הרפידות. כל בלימה מורידה שיכבה מיקרוסקופית מהרפידות.

 

בשורה התחתונה יש המון פרמטרים, אתה לא יודע איך מדדו, לא אם מרחק בלימה מרגע הבלימה או מרחק בלימה החל מנקודה מסויימת (פה נכנסת גם הטעות דיוק של הנהג). אתה גם לא יודע איך מדדו את מהירות הרכב ומה מידת הדיוק של ציוד המדידה. הדבר היחידי שאתה יודע זה שההפרש הוא באחוזים בודדים.

[E. Dekel]

במקרה הנ"ל, הגלגל בעל הקוטר הגדול יותר עצר מאוחר יותר עקב העובדה שמומנט האינרציה שלו גדול יותר.

 

מומנט אינרציה זה היכולת של גוף להתנגד למומנטים הפועלים עליו.

ככל שמומנט האינרציה של גוף גדול יותר, יש להשקיע יותר מומנט כדי לגרום לאותה תאוצה (או תאוטה) זויתית T=I*a

כאשר:

a= תאוצה זויתית

I = מומנט אינרציה

T = מומנט פיתול.

מכיוון שמדובר באותו רכב, ומכאן כוח הבלימה וקוטר הדיסקים זהים. כך גם מומנט הבלימה זהה.

ומכאן, שאם I עלה עקב הגדלת רדיוס החישוק והצמיג והגדלת המסה ( הוא תלוי גם במסה וגם ברדיוס)

ומומנט הבלימה נשאר קבוע, אזי ש a, התאוטה הזויתית חייבת לקטון.

ולכן ההבדל לטובת הגלגל הקטן יותר.

 

אגב, באותה משוואה בדיוק ניתן להסביר למה הגלגל הקטן יאיץ מהר יותר.

 

וזה עוד בלי להכנס לחישובים של משקל בלתי מוקפץ והשפעתו על תאוצות ותאוטות.

 

מקווה שזה סוגר לך את הפינה.

 

בברכה,

גיל.

הכל נכון, אבל אתה מניח שכוח הבלימה בשני המצבים זהה. ואם הנהג לחץ על הדוושה חזק יותר?

 

עבור רכב ומערכת בלימה נתונה, מומנט הבלימה תלוי מאוד בכמה הנהג לוחץ על הדוושה. כמובן שזה נכון עד לרמה מסוימת (ברקסים של אלטו לא יעצרו משאית לא משנה כמה חזק נלחץ) אבל מתכנני הרכב תמיד בונים רזרבה לא קטנה כך שהברקסים יוכלו להפעיל מומנט יותר גדול ממה שהצמיגים יוכלו להעביר לקרקע. כך הרכב מסוגל להגיע לסף נעילה גם כשהוא עמוס מאוד.

[punto_gt]

כשמדובר במערכת בלימה מודרנית עם ABS, כוח הבלימה המקסימלי זהה לא משנה כמה חזק תלחץ.

[E. Dekel]

זה לא נכון, כוח הבלימה שדרוש כדי להגיע לסף נעילה ברכב שעמוס ב500 קילו נוסעים+מטען גבוה מזה שדרוש כאשר הרכב מועמס בנהג ששוקל 60 קילו.