5.000 poundluk bir kamyon 10.000 poundu nasıl çekebilir?

Bir kamyonetin büyük bir tuğla yükünü çektiğini hiç hayretle izlediniz mi ? "Vay canına, bu fizik yasalarına aykırı!" diye düşündüyseniz. yanılmış olursun.

İster inanın ister inanmayın, fizik yasaları (ya da daha spesifik olarak, hareket yasaları) aslında 5.000 librelik (2.268 kilogram) bir kamyonun 10.000 librelik (4.536 kg) bir yükü çekmesine izin verir. Kamyonun motorunun uyguladığı enerji ile yerçekimi kuvvetleri arasındaki etkileşimin bir parçasıdır. Ancak bu küçük bir başarı değil; Newton'un Üçüncü Hareket Yasasını hatırlarsanız, kamyonunuz hareket etmeye başladığı andan itibaren yolun her adımında ona karşı çıkan güçler olduğunu bilirsiniz.

Sürüş fiziğini anlarsanız, çekme fiziğini de anlarsınız. Aslında sürece bakmanın oldukça basit bir yolu var.

Sürüş ve çekme söz konusu olduğunda kamyonunuzun girebileceği üç durum vardır: dinlenme, hızlanma ve sabit hız. Kamyonunuzun şanzımanı park halindeyken ve kamyonunuz hareketsizken duruyor sayılır. Yerçekimi kuvveti, dünyanın merkezine doğru aşağı doğru itme ve yerden yukarı itme ( normal kuvvet olarak adlandırılır ), kamyonunuzu hareketsiz tutmak için birbirinin tersidir. Kamyonunuz yerinde kalacaktır - sonuçta, hareketsiz bir nesne hareketsiz kalma eğilimindedir.

Ama dinlenmek istemiyorsun, çekmek istiyorsun. Bu, uygulanan kuvvet yoluyla bu dinlenme eğiliminin üstesinden gelmeniz gerektiği anlamına gelir . Şansınıza, kamyonunuzda sizi harekete geçirmek için gereken uygulanan kuvvet olarak hizmet eden enerji üretebilen bir motor var. Karşıt normal ve yerçekimi kuvvetleri hala aynı kalırken, hızlandırmak için sürtünme kuvvetleriyle uğraşmanız gerekecek. Yukarı ve aşağı değil, bu kuvvetler yere paraleldir ve hareket etmek istediğiniz yönün tersi yönünde iter. Fizik açısından bir ara yakalayamazsın, değil mi?

Şimdiye kadar bizimle? İyi. Çekme fiziği hakkında daha fazla bilgi edinmek için okumaya devam edin .

Kamyonunuzu sürerken size karşı çalışan iki tür sürtünme kuvveti vardır. Statik sürtünme , lastiklerinizin hareket eşiğine ulaşmadan önce karşılaşacağı sürtünmedir . Tekerlekleriniz hareket etmeye başladığında, hareket eşiği aşılmıştır ve lastikleriniz artık kinetik sürtünmeyle veya tekerlek durumunda yuvarlanma sürtünmesiyle ilgilenmek zorundadır.. Hızlanmak için uygulanan kuvvetle statik sürtünmenin üstesinden gelinmelidir, ancak yuvarlanma sürtünmesinde durum böyle değildir. Bunun yerine amaç, uygulanan kuvvet lastiklere uygulanan yuvarlanma sürtünmesi miktarına eşit olana kadar hızlandırmaktır. Uygulanan kuvvetin miktarı yuvarlanma sürtünmesinin miktarıyla eşleştiğinde, sabit hız noktasına ulaşırsınız. Bunu seyir hızı olarak biliyor olabilirsiniz - bu, hızlanmadığınız veya yavaşlamadığınız, sadece mutlu bir şekilde seyahat ettiğiniz nokta.

Arabanızın, kamyonunuzu yolda itmek için motordan uygulanan kuvveti kullanma şekli olmasaydı, tüm bu fizik konuşmaları pek bir anlam ifade etmezdi. Bunu, bir tekerleği kendi ekseni etrafında döndüren enerji olan tork üreterek yapar . Motorunuz tarafından oluşturulan kuvvet, tahrik milini döndüren ve torku tekerleklere dağıtan şanzıman vasıtasıyla kamyonunuzun tekerleklerine dağıtılır.

Tork, bir şeyi yatay bir düzlemde hareket ettirmek için gereken enerjiden farklıdır. Bunu şöyle düşünün: Diyelim ki, koridorunuzda yuvarlamayı düşündüğünüz, kenarında duran bir çeyrek var. Parmağınızla kenarı yukarı doğru hareket ettirerek ileriye doğru hareket ettirebilir veya aşağıdan yukarıya doğru hareket ederek geriye doğru hareket ettirebilirsiniz. Az önce tork uyguladınız. Şimdi çeyreği yuvarlamadan ileriye doğru hareket ettirmeye çalışın. Pek iyi çalışmıyor, değil mi? Çeyrek yüzey boyunca kayıyor ve bu da kontrolü zorlaştırıyor - hareket etmek için çok verimli bir yol değil. Bu, her sürüş yaptığınızda kamyonunuza sunulan zorluktur: kaymadan ilerlemek.

Yeterince basit görünüyor; gaz pedalına basarsınız ve motor, torku aksı ve sırayla tekerlekleri döndüren tahrik miline dağıtır. Ancak motor çok fazla tork üretiyorsa, lastikleriniz yoldan karşılaştıkları yuvarlanma sürtünmesini yenecek ve gereksiz yere (ve muhtemelen tehlikeli bir şekilde) patinaj yapacaktır. İstediğiniz şey lastiğinizin yoldan hiç ayrılmamasıdır.

Kulağa biraz garip geliyor, ancak kamyonunuz düzgün bir şekilde giderken, lastiğin altı - kelimenin tam anlamıyla kauçuğun yolla birleştiği yer - hareketsiz kalır. Lastik sırtındaki tüm noktalar, tam bir dönüşü tamamlarken lastiğin alt kısmı olarak hizmet etme imkanına sahip olduğundan, lastiklerin tabanını oluşturan şey değişir. Lastiğin alt kısmının yola göre konumu da öyle. Ancak yerçekimi ve normal kuvvet söz konusu olduğunda, lastiğin altı, yoldan hiç ayrılmadığından hareketsizdir.

Peki tüm bunların çekme ile ne alakası var ? Bolca. Bir sonraki sayfada ne demek istediğimizi anlayacaksınız.

Fiziğin kamyonunuzun sorunsuz hareket etmesini nasıl sağladığı hakkında az önce öğrendiğiniz her şey, çekme üzerine tahmin edilebilir.

Dört tekerlekten çekişiniz varsa, dört lastiğin tamamı tahrik millerine bağlıdır ve bu nedenle onları hareket ettirmek için tork alır. Yalnızca arkadan veya önden çekişe sahipseniz korkmayın: Tahrik tekerleklerinize dağıtılan tork, sürüşe devam eden tekerleklerin de hareket etmesine neden olur. Kamyonunuza bağlı olduklarından, bu tekerlekler, tahrik tekerlekleri hareket etmeye başladığında hareket edecektir. Ağırlık kamyon boyunca eşit olarak dağıtılmalıdır, bu da her bir tekerleğin - bir tahrik miline bağlı olsun ya da olmasın - eşit bir zorlukla karşı karşıya olduğu anlamına gelir.

Lastikleriniz kauçuğun yolla birleştiği yerde olduğundan - veya daha çok, kamyonunuzu aşağı doğru bastıran yerçekimi kuvvetinin yukarıya doğru iten normal kuvvetle buluştuğu nokta - burası, ağırlığın dağıtıldığı yerdir. Ağırlık eşit olarak dağıtılırsa, normal kuvvet kamyonunuzun kütlesiyle orantılı olduğundan, karşılaştığı normal kuvvet de eşit olarak dağıtılır. Bu, her lastiğin karşılaştığı normal kuvvetin kamyonunuzun kütlesinin yaklaşık dörtte biri olduğu anlamına gelir. Bu eşit kuvvet dağılımı, durma konumundan hızlanmaya ve son olarak sabit hıza hareket ederken her bir lastiğin karşılaştığı eşit miktarda statik ve ardından kinetik kuvvete yol açar. Yani bir tekerleği hareket ettirmek için yeterli olan tork hepsini hareket ettirecektir. Kamyonunuzun ağırlığı eşit dağılmamışsa,

Bu, kamyonunuzdaki dört lastik için olduğu kadar, bir römork çekerken ekleyeceğiniz iki veya dört lastik için de geçerlidir. Bunun nedeni, fizik yasaları söz konusu olduğunda, römorkunuz kamyonunuza bağlandığında tek bir birim olarak kabul edilir. Kamyonun kütlesi ve treylerin kütlesi birleşik bir kütleyi paylaşır. Bu, ağırlık dağılımının önemini koruduğu anlamına gelir. Düzgün bir şekilde dağıtılırsa, lastikler - dört, altı, sekiz veya 50 olsun - eşiği geçip hızlanırken aynı miktarda sürtünmeyle karşılaşacaktır.

Peki 5.000 kiloluk bir kamyon 10.000 kiloluk bir yükü nasıl çekebilir? Kısa cevap, doğru türde bir aksama olmadığı sürece yapamayacağıdır. Kamyonunuzun kullanım kılavuzuna bakarsanız, kamyonunuzun iki çekme kapasitesi olduğunu görürsünüz - biri ölü ağırlık ve diğeri çekilen ağırlık için. Ayrıca, ölü ağırlık sınırının kamyonunuzla yaklaşık olarak aynı ağırlıkta olduğunu ve çekilen ağırlık kapasitesinin yaklaşık üç kat daha yüksek olduğunu fark edeceksiniz. Bunun nedeni, çekilen ağırlık kapasitelerinin - tahmin ettiğiniz gibi - treylerin ağırlığını treyler ve kamyonun tekerlekleri arasında dağıtan özel bir bağlantı gerektirmesidir.

Römorkun eklenen ağırlığı, otobüsün motorunun, otobüs engelsiz seyahat ederken gerekenden daha fazla tork üretmek için daha fazla çalışmasını gerektirir. Ancak ağırlık hem treyler hem de otobüs aracı içinde düzgün bir şekilde dağıtılırsa, her bir lastiğin statik sürtünmesi eşit olacaktır. Yani ister yolda hareket eden 5.000 pound ağırlığındaki bir kamyon, ister 10.000 poundluk bir yükü çeken bir kamyon olsun, motor yoldaki yuvarlanma sürtünmesini aşmadan tahrik tekerleklerini döndürmek için yeterli tork üretebildiği sürece, diğer tüm tekerlekler takip etmek.

Çekme ve diğer ilgili konular hakkında daha fazla bilgi için sonraki sayfayı ziyaret edin.

Teşekkür ederim

Dr. William Skocpol ve Craig Freudenrich, Ph.D.'ye Özel Teşekkürler. Bu makaledeki yardımları için!

İlgili Makaleler

Daha Fazla Harika Bağlantı