לא מצליח להבין מבחן אחיזה ורוחב צמיגים

אוקיי אז אם אני רוצה לקבל פה מסקנה כללית, צמיג מעט צר יותר (175 לעומת 185 עם הבדל קטן בחתך) יבלום בצורה זהה/דומה מאוד? (בקו ישר)

בהנחה שכל שאר הדברים זהים, לא אמור ליהיות הבדל משמעותי.

ואם הקוטר של הצמיג הרחב יותר גדול יותר באינץ אחד, נאמר 185/55/16 לעומת 175/65/15 אז אפילו יהיה יתרון לצמיג הרזה יותר, בגלל שהגלגל הגדול יותר, קשה יותר לעצירה (לפי מה שרשמו בת'רד, בגלל המשקל שלו והרדיוס) ובגלל שיש לו יותר כוח אנרציה (בגלל שהוא יותר גדול ובעל מסה), נכון?

ד"א, לא התייחסתי לגדלים הגדולים בטבלה, אבל גם ב 18 ו-19 אינץ קורה אותו דבר בדיוק, האינץ הנוסף בקוטר פגע יותר מאשר התוספת שלו לרוחב הצמיג ולהקטנה בחתך מבחינת מרחק הבלימה!

 

 

AutoCool, דינמיקה של צמיג היא הרבה יותר מסובכת מאשר ההפשטה שאתה מכיר מפיזיקה תיכונית (כן, זה מורכב ומסובך, אבל הפיזיקה היא חד משמעית). מקדם החיכוך לא משנה כי הגומי נקרע כשהצמיג מחליק (לא מדובר בצמיג מחליק). ככל ששטח המגע גדול יותר העומס מתחלק על יותר גומי והצמיג מסוגל לאחוז יותר (כאן אתה טועה - שטח המגע אינו משפיע על האחיזה לחלוטין. למשל צמיג של אופנוע, מה שטח המגע שלו עם האספלט?).

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 (נכון - מקדם החיכוך תלוי בטמפ'), 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) מה הקשר לאחיזה? , 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 (משפיע על מקדם החיכוך!)), כל הדברים שדיברתי עליהם תקפים עבור זוג חומרים.

 

שוב (ואני מאמין שחלק פה יודעים את זה), צמיגים לא מצייתים לחוק F=mu*N! (הם כן! אלא מה? הפרמטרים אינם קבועים: המשקל על הצמיג משתנה כל הזמן וגם מקדם החיכוך משתנה בהתאם לדברים שציינת ועוד אחרים)

 

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.

לסיכום מה שבקשתי להדגיש: ערכו של שטח המגע בין הצמיג לאספלט, אינו משפיע על האחיזה! כן, יש לו השפעות אחרות.

מדיון ישן יותר בנושא.

שטח המגע עצמו לא משתנה עם צמיגים ברוחב שונה על אותו רכב, מה שכן צריך להתייחס במקרי קצה אל הקונטקט פאץ' כאל

ווקטור, כלומר פרט לגודל יש לו גם כיווניות.

בצמיגים רחבים הכיווניות משתנה בצורה שמשפיעה על הבלימה והאחיזה.

במקרה דנן הפער קטן מידי להערכתי מכדי לבודד את הרכיב המשפיע ביותר.

1.2 מ 30 ומשהו מטר זה פחות מ 4% .

הכוח שמצמיד צמיג אל הכביש אינו חיכוך. חיכוך פועל על גופים שטוחים, קשיחים קרים ובעלי צורה קבועה; לצמיג אין ולו אחת מתכונות אלו.

מקדם החיכוך נע בין 0 ל-1. אין מקדם חיכוך גבוה מ-1. לכן, אילו היה מדובר בחיכוך, שום רכב לא היה מסוגל להאיץ או להאיט ביותר מאשר 1G לשום כיוון. בפועל זה לא כך - מכוניות דראג מאיצות ב-3G בערך.

אפשר לערוך ניסוי פשוט: לוקחים צמיג טוב ומשקל אדם רגיל (כזה שיש באמבטיה). שוקלים את הצמיג - משקלו X ק"ג.

עכשיו מעמידים את הצמיג על משטח אספלט ודחפים אותו הצידה בערת המשקל, כך שהמשקל יראה את הלחץ הצידי על הצמיג. אם הצמיג טוב והמשטח בסדר, הלחץ הדרוש כדי לגרום לצמיג להחליק הוא יותר מ-X ק"ג, מה שאינו אפשרי אילו היה מדובר בחיכוך.

דני

הכח שנותן לצמיג את היכולת להתגלגל הוא כח חיכוך!

מכיוון שמדובר על גילגול טהור ללא החלקה אנחנו מתעסקים בחיכוך סטטי! FS

כאשר מקדם חיכוך הסטטי בין צמיג לאספלט נע באיזור ה0.8-0.6 לצמיגי רחוב, ומגיע כמעט עד 1 בצמיגי מירוץ טהורים.

שטח המגע כן משפיע על כח החיכוך. תחשוב על זה כעל המון כוחות חיכוך שמתחברים יחדיו על כל השטח.

יש סיבה למה צמיגי סליקס בעלי תרכובת X אוחזים יותר מצמיגים מחורצים בעלי אותה תרכובת!

וזה עקב שטח מגע גדול יותר עם הכביש.

במידה וכח החיכוך לא היה קיים בין הצמיג לכביש, לא היה אפשר להתקדם.

בפיזיקה שלומדים בתיכון, אין משמעות לשטח הפנים כי מתייחסים להכל כאל גוף נקודתי.

במציאות זה לא עובד ככה, בעיקרון, כמעט שום דבר שלמדת בפיזיקה 5 יח' לא מתקיים בעולם האמיתי.

אלו הם תיאוריות של עולם אידיאלי ותנאי מעבדה.

ודני, ככה לא בודקים מקדם חיכוך.

מקדם חיכוך סטטי הוא טנגנס זוית השיפוע שבה מתחילה החלקה בין שני גופים למשל:

שולחן ומחק.

הטה את השולחן עד שהמחק יתחיל להחליק. מדוד את הזוית בין השולחן למישור.

טנגנס זוית השיפוע הוא מקדם החיכוך.

זאת הסיבה למה הוא נע בין 0 ל1

אם תרצה אשמח להוכיח לך את זה מתמטית.

עוד הוכחה ששטח המגע משפיע על החיכוך הסטטי (והקינטי אגב)

נסיעה עם לחץ אויר נמוך או גבוה מדי משפיעה על האחיזה בצורה משמעותית.

וזאת בגלל שינוי בשטח המגע של הצמיג עם הכביש.

בברכה,

גיל

הכח שנותן לצמיג את היכולת להתגלגל הוא כח חיכוך!

אשמח אם תענה לטענותי מדוע אין זה כך.

מכיוון שמדובר על גילגול טהור ללא החלקה

לא מדובר על גלגול טהור, יש גם עיוות של הגומי וגם החלקה. גם כאשר לא מגיעים ל"פרפור" של הגלגלים.

כאשר מקדם חיכוך הסטטי בין צמיג לאספלט נע באיזור ה0.8-0.6 לצמיגי רחוב, ומגיע כמעט עד 1 בצמיגי מירוץ טהורים... מקדם חיכוך... נע בין 0 ל1

אם כך, כיצד אתה מסביר את מה שכתוב כאן, כי "average force of about 4.0 G over the duration of the race", כלומר תאוצה ממוצעת - 4G? האם יתכן מקדם חיכוך 4?

במידה וכח החיכוך לא היה קיים בין הצמיג לכביש

אין ספק שישנו כוח המצמיד את הצמיג לכביש, אלא שכוח זה אינו חיכוך.

כמעט שום דבר שלמדת בפיזיקה 5 יח' לא מתקיים בעולם האמיתי.

אולי אתה מתכוון להגיד שבבית הספר משמיטים פרטים מסויימים כדי להקל על ההבנה. אני לא חושב שמלמדים דברים שאינם נכונים.

דני

אשמח אם תענה לטענותי מדוע אין זה כך.

 

 

לא מדובר על גלגול טהור, יש גם עיוות של הגומי וגם החלקה. גם כאשר לא מגיעים ל"פרפור" של הגלגלים.

מתיחסים לזה כאל גלגול טהור כי המהירות הקוית בנקודת המגע בין הצמיג לכביש היא אפס, אחרת הגלגל לא יתקדם.

נקודת המגע בעצם משמשת כציר רגעי, כאשר המהירות והתאוצה הקווים במרכז הגלגל הם המהירות והתאוצה הקווים של הרכב כולו.

 

 

אם כך, כיצד אתה מסביר את מה שכתוב כאן, כי "average force of about 4.0 G over the duration of the race", כלומר תאוצה ממוצעת - 4G? האם יתכן מקדם חיכוך 4?

אין קשר בין הדברים, 4G זה תאוצה צנטריפטית של 40 מטר לשניה בריבוע (בערך) מקדם החיכוך יכול להיות 1 או 0.8

ועדיין יתקבל כח תגובה של 4G עקב תלות בכוח הנורמל ובעובדה שאנחנו מתייחסים לסכימת שטח החתך לכל הגלגלים.

 

אין ספק שישנו כוח המצמיד את הצמיג לכביש, אלא שכוח זה אינו חיכוך.

 

הכח שמצמיד את כולנו לרצפה הוא כוח הכובד. הכוח שנותן לצמיג להתגלגל ולא להחליק הוא כוח החיכוך. אין כוח אחר שמונע החלקה.

 

 

אולי אתה מתכוון להגיד שבבית הספר משמיטים פרטים מסויימים כדי להקל על ההבנה. אני לא חושב שמלמדים דברים שאינם נכונים.

לא, אני מתכוון שבתיכון לומדים פיזיקה בסיסית שנכונה לגבי גופים נקודתיים. ושכל הכוחות עוברים דרך מרכז המסה.

בתור אחד שמלמד את הפיזיקה הזאת לתלמידי מכינה להנדסה אני יודע מה אני אומר.

מה שלומדים בתיכונים זה לחשוב בצורה פיזיקלית, הבנה בסיסית ולא יותר מזה.

 

 

דני

בברכה,

גיל.

חיכוך של צמיגים בקרקע מורכב משלושה מרכיבים עיקריים:

1. אדהזיה: זו בעצם הדבקה של הצמיג לקרקע באמצעות קשרים מולקולריים שנקשרים בין הקרקע לצמיג (על כביש רטוב כוחות אלה כמעט ואינם קיימים וזוהי הסיבה העיקרית לכך שבגשם האחיזה פחותה בהרבה).

2. דפורמציה: הצמיג בעצם "מחבק" את שטח הפנים המיקרוסקופי של הקרקע.

3. שחיקה: שחיקת הצמיג ופירוקו לוקחת אנרגיה. לפיכך חלק מהאנרגיה שעלולה לגרום לצמיג להחליק נבלעת.

יש בשרשור הזה המון אי דיוקים. ממליץ לקרוא את ההסבר הבא: http://www.insideracingtechnology.com/tirebkexerpt1.htm

המאמר לקוח מהספר עליו המלצתי קודם, לדעתי ספר חובה לכל מי שמתעניין בצמיגים ודינמיקת רכב.

^ +1

ובנוסף

Occasionally it is maintained that µ is always silicone rubber or acrylic rubber-coated surfaces have a coefficient of friction that can be substantially larger than 1.

http://en.wikipedia.org/wiki/Friction

מקדם חיכוך נמדד בין שני משטחים.

גומי לכשעצמו אין לו שום מקדם חיכוך.

בכל מקרה:

Static Frictional Coefficient - μs

Rubber Dry Asphalt0.9 (0.5 - 0.8

Rubber Wet Asphalt0.25 - 0.75

Rubber Dry Concrete0.6 - 0.85

Rubber Wet Concrete0.45 - 0.75

גומי לכשעצמו אין לו שום מקדם חיכוך.

בכל מקרה:

Static Frictional Coefficient - μs

Rubber Dry Asphalt0.9 (0.5 - 0.8

האם תוכל להסביר את המושג "זווית החלקה" ("slip angle", בלע"ז), ואת השפעתו על אחיזת הצמיג את הכביש?

דני

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.

תודה על ההסבר.

מישהו יודע מה מקדם החיכוך הסטטי של רכב רגיל ושל רכב ספורט (בממוצע)?

ומישהו זוכר את הנוסחה של מהירות מקסימלית?