טיפש מידיי ללמוד פיזיקה. או: צמיגים רחבים יותר אוחזים יותר?

הרי ברור לכל ילד שככל שמרחיבים את הצמיגים האחיזה עולה, יותר שטח פנים, הצמיג יותר "תופס את הכביש" ובכללי, החיים שלנו נראים הברה יותר טוב, הרי כולם יודעים שהעובי כן קובע.

אבל, שאלה שרצה לי בראש המון המון זמן ואני לא מצליח למצוא לה תשובה.

ניקח מצב מושלם, מעבדה אם תרצו.

ניקח רכב מסויים, לא באמת משנה איזה, לא משנה איזו הנעה, לא משנה כמה חוזק או כמה אוחז במקור.

נשים לו צמיגים מסויימים, ברוחב מסויים וחתך מסויים.

עכשיו ניקח את אותו רכב ונרכיב לו צמיגים באותו חתך (בס"מ, לא אחוזים), אותו לחץ יחסי (כלומר עם השטח בתוך הצמיג קטן פי 2 נגדיל את הלחץ פי כמה שצריך כדי להגיע לאותה רמת "עיוות" בצמיג) ונגדיל את רוחב הסולייה.

הרכב אמור לאחוז יותר טוב, נכון?

אז זהו, שבמצב המתואר, בצמיג הרחב, על כל ס"מ מרובע של סולייה יופעל פחות לחץ (פחות משקל) ומפה שתהיה פחות "התנגדות לגלגול" קרי אחיזה פר ס"מר. האחיזה ה"כללית" לעומת זאת, לא תשתנה.

עכשיו ניקח את אותו הרכב ונשים עליו סט צמיגים צרים, על כל ס"מר יופעל יותר לחץ, ויותר אחיזה פר ס"מר, אבל שוב, בלי שינוי באחיזה ה"כללית"

מישהו יכול לתת תשובה מעניינת ללמה אני טועה?

*יש לציין שאת היתרונות (והחסרונות) בהקטנת החתך אני יודע.

האמת גם לי זה הציק הרבה זמן, כי גדלתי בכמה מידות בצמיגים וחוץ מהעניין של הקוטר, גדלתי מ175 ל195.

העניין הוא שהצמיגים גם השתנו ככה שאני לא יכול להשוות ראש בראש.

אבל הרגשתי שיפור באחיזה בפניות, אבל ירידה באחיזה בבלימה ובהאצה. כנראה זה טיב הצמיג.

הצמיגים הקדמיים אגב זה צמיגים של מקסיס לא זוכר דגם כרגע.

בכל מקרה, מה שאתה אומר הוא נכון, אבל ככל שאתה עולה באיכות של הגומי הצורך בלחץ לסמ"ר יורד.

אני יסביר. ככל שאתה עולה באיכות של הגומי, הוא יאחוז גם עם פחות לחץ על אותו שטח, כי הוא מספיק דביק ואיכותי בשביל לאחוז.

דבר אחד שאני יכול להגיד לך מניסיון, צריך המון לחץ על הצמיג כדי לאחוז על רטוב. גם עם גומי איכותי.

ואז, לפעמים, עדיף צמיג צר מאשר רחב.

אתה אכן טועה. הסיבה היא שמנגנון האחיזה של הצמיגים בכביש מורכב יותר מן הנוסחה F=μN, כיוון שככל שנופל יותר עומס (והכוח הנייטרלי N גדל) מקדם החיכוך של הגומי עצמו פוחת, ולכן צמיג רחב יותר, שבו כל סיב גומי ייטול פחות עומסים בכל הכיוונים (משקל הרכב בציר המאונך, כוחות האצה\האטה בציר אורכי וכוחות צד) ולכן יאחז יותר.

כמו כן, בשלב זה יש לשקלל את השפעת הטמפרטורה על מקדם החיכוך, שכן צמיג רחב יותר יפנה חום ביעילות ולכן טמפרטורת העבודה שלו אמורה להיות פחות נקודתית. סיבה נוספת: צורת הצמיג הרחב תגדיל את עמידות דפנותיו בכוחות צד וצורת המדרס ופיזור העומס על פניו - יישמרו ומכאן שביזבוזי האחיזה ייקטנו.

המשוואה מתהפכת בתנאים שאינם יבשים: כאשר בכביש רטוב (וכן בשלג או על עפר) יש צורך בעומס על הצמיג לא רק על מנת להגדיל את הכוח הניטרלי, אלא גם על מנת לחדור דרך שכבת המים ולאחוז באספלט עצמו, וכאן צמיג צר יותר ומנופח בלחץ גבוה יותר יאחז יותר כיוון שהוא יגיע לאספלט בקלות.

זוהי גם הסיבה שצמיגים רחבים מודרניים לרוב מחורצים יותר מצמיגים צרים, אלא שלרוב לא ניתן להגיע לפשרה מספיק טובה וכמעט תמיד האחיזה על רטוב תהיה נמוכה יותר בצמיג רחב, וגם יהיה לו קושי להגיע לטמפרטורת עבודה. בנוסף, עקב האחיזה האבסולוטית המופחתת, היתרון של העמידות בכוחות פיתול מופחת.

יש אופציה להסבר טיפה יותר פשוט?

למה בצמיג רחב הדפנות יותר עמידות לכוחות צד? הרי אנחנו מדברים על אותו "חתך"

שני דברים

קודם כל, כמו שחן אמר, מקדם החיכוך של הגומי משתנה בהתאם למשקל המופעל עליו. באופן כללי - החיכוך של הגומי שונה מחיכוך של קשיחים אחרים כיוון שהוא איינו פלסטי לחלוטין (כמו למשל ברזל, זכוכית וכו). היתרון שלו זה בכך שהוא נכנס אל תוך החריצים של המשטח עליו הוא נוסע וכך מספק אחיזה מרובה. בשל כל צמיג רך יאחז טוב יותר מצמיג קשיח.

מעבר לזאת, צמיג נוטה לעיוותים, וככל שהצמיג מתעוות יותר - הוא אוחז פחות. צמיג רחב יותר ובעל חתך נמוך יותר הינו עמיד יותר לעיוותים.

אתה אכן טועה. הסיבה היא שמנגנון האחיזה של הצמיגים בכביש מורכב יותר מן הנוסחה F=μN, כיוון שככל שנופל יותר עומס (והכוח הנייטרלי N גדל)

לא כוח ניטרלי אלא כוח נורמלי, כלומר ניצב (בזוית ישרה) לשטח המגע.