חלקות מומנט בין הסרנים ברכב 4X4

[Buki]

רכב עם 4X4 קבוע ונעילת דיפרנציאל מרכזי נוסע לו בכייף עד שמגיע למצב הצלבת גלגלים. גלגל קידמי אחד באוויר. הרכב נעצר. הגלגל מסתובב חופשי באוויר. 

 

הנהג מפעיל נעילת דיפרנציאל מרכזי. 

הגלגל שבאוויר עדיין מסתובב חופשי אבל בזכות הסרן השני אשר שני הגלגלים שלו על הקרקע, הרכב עובר את המכשול.

 

נניח לצורך הדיון שאין הפסדי חיכוך בתמסורת. נניח שהם זניחים ולא נתייחס אליהם. 

 

 

במצב המתואר, כשהרכב עובר את המכשול, איזה מומנט יהיה על כל אחד מהגלגים בסרן האחורי? נניח שלשניהם יש אחיזה זהה והמשקל עליהם זהה.

 

33% מומנט המנוע? 

50% מומנט המנוע?

25% מומנט המנוע? 

 

 

 

 

[פריג'י]

25% למיטב הבנתי. זה בהנחה והדיפ' המרכזי מחלק 50-50 קדימה אחורה בגלל ה4×4 הקבוע.

עריכה אחרונה ב-7 לינואר, 2021 על ידי פריג'י

[Buki]

לפני שעתיים, פריג'י כתב:

25% למיטב הבנתי.

 

נגיד בשביל לעבור את המכשול במהירות 5 קמ"ש הנהג נותן 30% גז. 

 

נגיד שבמצב הזה המנוע מוציא 10 קג"מ מומנט. 

 

איפה ואיך מושקע המומנט הזה? 

מומנט זה עבודה. 1 קג"מ זה להזיז 1 קילו ב 1 מטר. 

 

אם לא בוצעה העבדה, לא הושקע מומנט. 

 

 האם המנוע צריך לעבוד יותר קשה (לצרוך יותר דלק) בשביל להזיז את האוטו וגם לסובב על ריק את הגלגל שבאוויר, בהנחה שמזניחים את החיכוך וההפסדים בתמסורת? 

 

[shellcase]

אני חושב שהבנתי את השאלה:
המנוע לא סופר גלגלים או דיפרנציאלים - הוא מקבל התנגדות, סכום ההתנגדות לא משתנה (הוא כן אבל זה זניח לצורך הבעיה לדעתי) כתלות במס' הגלגלים עליהם היא פועלת ולכן אם גלגל אחד באוויר, סך המומנט יתחלק בין 3 האחרים.
דוגמא דומה לכך תהיה רכב על ליפט, שאתה מנסה לבלום רק גלגל אחד שלו, במצב כזה אתה צריך להתנגד למומנט של המנוע (מינוס הפסדים, כפול יחס העברה...וכו וכו...) לא לרבע ממנו.

[SlowRide]

מה שהוא אמר נשמע הכי הגיוני.

[nadavd4]

 
נגיד בשביל לעבור את המכשול במהירות 5 קמ"ש הנהג נותן 30% גז. 
 
נגיד שבמצב הזה המנוע מוציא 10 קג"מ מומנט. 
 
איפה ואיך מושקע המומנט הזה? 
מומנט זה עבודה. 1 קג"מ זה להזיז 1 קילו ב 1 מטר. 
 
אם לא בוצעה העבדה, לא הושקע מומנט. 
 
 האם המנוע צריך לעבוד יותר קשה (לצרוך יותר דלק) בשביל להזיז את האוטו וגם לסובב על ריק את הגלגל שבאוויר, בהנחה שמזניחים את החיכוך וההפסדים בתמסורת? 
 

אני מניח שהתכוונת לכ"ס ולא מומנט, מומנט זה כוח שפועל על מנוף (למשל 100 ניוטון על מנוף באורך מטר). עבודה היא אכן הפעלת כוח לאורך מרחק מסוים ללא תלות בזמן, והספק (וואט/כ"ס) הוא קצב ביצוע העבודה.
אם נניח שאין הפסדים, אז העבודה שדרושה כדי לעבור את המכשול היא קבועה ותלויה אך ורק במכשול ובמסת הרכב.
לכן המומנט הדרוש מכל גלגל נגזר ישירות מאיזו מהירות/כמה זמן המעבר יתבצע, וכמה גלגלים מפעילים מומנט כנגד הקרקע - שזה נקבע על פי אילו גלגלים באוויר ואיזה דיפרנציאל נעול.
במקרה שהצגת - שני הגלגלים האחוריים מבצעים עבודה ושני הקדמיים לא, ולכן כל גלגל יקבל 50% מהמומנט של המנוע (כפול יחס ההעברה).
אם נגיד והנהג ירצה לעבור את המכשול במהירות 10 ולא 5 קמ"ש, הוא יצטרך בדיוק פי 2 מומנט בגלגל שבמנוע מתבטא בהכפלת ההספק (שיכול להגיע משינוי סל"ד או שינוי מומנט, או שילוב של השניים).

[חן ג.]

לפני שעתיים, Buki כתב:

האם המנוע צריך לעבוד יותר קשה (לצרוך יותר דלק) בשביל להזיז את האוטו וגם לסובב על ריק את הגלגל שבאוויר

 

הגלגל שמסתובב על ריק באוויר גם צורך אנרגיה (שוב, מבלי להתחשב בהפסדים בהעברת הכוח) אבל הרבה פחות כי אין לו את ההתנגדות של המשטח: רק של האוויר. לא יודע לכמת את זה.

עריכה אחרונה ב-7 לינואר, 2021 על ידי חן ג.

[YNV]

לפני 46 דקות, shellcase כתב:

אני חושב שהבנתי את השאלה:
המנוע לא סופר גלגלים או דיפרנציאלים - הוא מקבל התנגדות, סכום ההתנגדות לא משתנה (הוא כן אבל זה זניח לצורך הבעיה לדעתי) כתלות במס' הגלגלים עליהם היא פועלת ולכן אם גלגל אחד באוויר, סך המומנט יתחלק בין 3 האחרים.
דוגמא דומה לכך תהיה רכב על ליפט, שאתה מנסה לבלום רק גלגל אחד שלו, במצב כזה אתה צריך להתנגד למומנט של המנוע (מינוס הפסדים, כפול יחס העברה...וכו וכו...) לא לרבע ממנו.

 

גלגל אחד באויר, אז 3 גלגלים. אבל היות ודובר על דיפרנציאל מרכזי נעול ולא על נעילה רוחבית, רק שני גלגלים מונעים. הגלגל שבאויר "גונב" את ההנעה של הגלגל השלישי

[Buki]

היו פה שתי תשובות נכונות.


בסרן הקידמי יש דיפ' פתוח. גלגל אחד מסתובב באוויר, אם מזניחים את ההפסדים הוא מבצע 0 עבודה. ויש עליו 0 מומנט. הגלגל הקידמי השני לא מקבל שום מומנט כי הגלגל החופשי גונב ממנו. גם הגלגל הקידמי השני מבצע 0 עבודה ויש עליו 0 מומנט.

כל המומנט של המנוע מתחלק 50-50 בשין שני הגלגלים האחוריים. הם אלו שעושים את העבודה, מזיזים את הרכב.

בהינתן לא הייתה הנעה קידמית בכלל, המנוע היה מתאמץ בדיוק אותו דבר, בהזנחת ההפסדים בתמסורת הקידמית.
 

[פריג'י]

מקבל, הנחתי שיש מגבלה שהציר האחורי לא יקבל יותר מ-50%, אבל בעצם אין איזכור לכך.

 

לגבי ההסבר, בוודאי, 100% ממה שהולך קדימה לא פוגש התנגדות ולכן זה 0.

[Buki]

לפני 5 דקות, פריג'י כתב:

הנחתי שיש מגבלה שהציר האחורי לא יקבל יותר מ-50%, אבל בעצם אין איזכור לכך

כל ציר יקבל 50% כשכל הגלגלים על הקרקע עם אותה אחיזה. 

 

אחרת לאן הולכים ה 50% השניים? הרי הגלגל שבאוויר לא צריך 50% כוח מנוע בשביל להסתובב. 

[פריג'י]

הנחתי שקיימת מגבלת מומנט, אבל גם לא צוין שיש כזו, וגם אם כן הייתה זה היה רק במומנט שהוא מעבר ל-50% ממה שהמנוע מסוגל לתת על הנייר.

 

לסיכום כמו שאמרתי, אני מקבל את התשובה שרשמת כפי שהיא

[ch2856]

מומנט זה לא עבודה. אין בעיה להפעיל מומנט על חלק שזז או לא זז כך שזה לא משנה מצב האחיזה בגלגל, באוויר או על הקרקע. זו הרי הסיבה שהמציאו את נעילת הדיפרנציאל ואם יש נעילה מלאה אפשר להעביר עד 100% מהמומנט הזמין לגלגל האוחז. 

[Buki]

אי אפשר להפעיל מומנט על משהו שאין לו התנגדות. 

אפשר להפעיל על חלק שלא זז, העבודה היא ניסיון להזיז החלק. 

 

אבל אי אשפר להפעיל מומנט על חלק שמסתובב באוויר, מעבר למה שנדרש בשביל לסובב את החלק עצמו. 

 

קח מפתח מומנט, תכוון ל 50 ניוטן מטר ותנסה להדק בורג שמסתובב על ריק. 

[חן ג.]

לפני שעתיים, Buki כתב:

אבל אי אשפר להפעיל מומנט על חלק שמסתובב באוויר, מעבר למה שנדרש בשביל לסובב את החלק עצמו. 

 

זה "מעבר" לא קטן...