center of gravity 00

ابتدا مرکز ثقل خودرو را مختصری توضیح می دهیم سپس نیروی گریز از مرکز را به طور کامل توضیح می دهیم.

مرکز ثقل خودرو:

نقطه ثقل یک خودرو،نقطه ای فرضی می باشد که میتوان گفت برآیند(مجموع) وزن خودرو بر این نقطه وارد می شود،یعنی اگر شما فرضا انتهای زنجیری را دقیقا به نقطه ی ثقل خودرو وصل کنید و سر دیگر زنجیر را به سمت بالا بکشید تا خودرو معلق در آسمان بماند،خودرو کاملا صاف و متعادل در آسمان خواهد ماند،چون انتهای زنجیر به مرکز ثقل خودرو وصل است.

در شکل زیر ، خودرویی که با چتر در آسمان رها شده ، در امتداد مرکز ثقل خودرو ، پایین می آید ، که مرکز ثقل خودرو ، با نقطه سیاه رنگ نشان داده شده است.

center of gravity 003

و یا اگر فرضا خودرو را بر روی جسم نوک تیز بگذاریم،خودرو صاف و بدون انحراف می ماند.در شکل زیر،مرکز ثقل خودرو بر روی یک مخروط گذاشته شده و چون برآیند مجموع وزن کل خودرو در این نقطه جمع می شود،تعادل خودرو کاملا حفظ می شود.

center of gravity 001

برای مثال مرکز ثقل خودروی زیر،با نماد G(کمی بالاتر از صندلی راننده)،نشان داده شده است.(به رنگ زرد وسیاه)

center of gravity 002

اکنون نیروی گریز از مرکز را تشریح می کنیم.

نیروی گریز از مرکز ، همیشه به مرکز ثقل خودرو ، وارد می شود.

نیروی گریز از مرکز:

نیروی گریز از مرکز همانگونه که از نامش پیداست،نیرویی است که اجسام در حال گردش را به خارج از شعاع گردش سوق می دهد.

بر اساس قوانین مکانیک،اجسام در حال حرکت،همیشه مستقیم حرکت می کنند(تمایل دارند مستقیم حرکت کنند) مگر اینکه نیرویی دخالت کند و مسیر آنها را تغییر دهد.

فرض کنید شما جسمی را با نخ بسته اید و با دستانتان آن را می چرخانید(مانند شکل زیر) این جسم که به آن،سرعت داده اید،تمایل دارد در مسیر مستقیم حرکت کند(مسیر مستقیم جسم در شکل زیر با رنگ خاکستری مشخص شده) یعنی شما در هر لحظه ای که نخ را رها کنید،جسم سیاه رنگ به مسیر مستقیمش ادامه ی مسیر خواهد داد ولی شما دائما در حال تغییر دادن مسیر جسم می باشید و برای این کار باید دائما نیرو وارد کنید؛این نیروی وارد شده از جانب شما در اصل همان نیروی گرفتن نخ می باشد که در شکل با فلش مشکی رنگ مشخص شده است یعنی هرگاه این نیروی را وارد نکنید (نخ را رها کنید) جسم به حرکت مستقیم ادامه می دهد و دیگر به دور دست شما نمی چرخد.

center of gravity 01

اکنون می توانیم نیروی گریز از مرکز را با این سوال تعریف کنیم.

سوال:اگر ما دائما در حال وارد کردن نیرو به جسم (به سمت خودمان) هستیم،پس چرا جسم به ما نزدیک نمی شود و فاصله اش از ما ثابت می ماند؟

جواب این سوال نیروی گریز از مرکز می باشد که در شکل بالا نشان داده نشده بود ؛ این نیرو در همه ی اجسام در حال گردش تولید می شود و جهت آن به سمت خارج دایره ی گردش می باشد.

در شکل زیر نیروی گریز از مرکز با رنگ قرمز نشان داده شده ، دقیقا خلاف جهت نیروی مایل به مرکز (که با رنگ آبی نشان داده شده)می باشد ؛ اگر نیروی قرمز،کمی از آبی بیشتر شود،آنگاه جسم،کمی به مسیر سبز رنگ منحرف می شود و اگر کلا نیروی آبی صفر شود،نیروی قرمز،جسم را کاملا در مسیر سبز قرار می دهد و چون مسیر سبز مستقیم است،نیروی قرمز ( که نیروی گریز از مرکز نامیده می شود ) هم صفر می شود.

center of gravity 02

پس تا اینجا با نیروهای مایل به مرکز(در شکل بالا آبی می باشد)،نیروی گریز از مرکز(در شکل بالا قرمز می باشد)،دایره ی گردش(در مبحث خودرو،به آن دایره ی پیچ می گوییم) با رنگ مشکی در شکل بالا ،مسیر مستقیم که با رنگ سبز در شکل بالا نشان داده شده و مرکز دایره ی پیچ که با رنگ نارنجی نشان داده شده آشنا شدیم.

و همچنین متوجه شدیم که علت تمایل جسم به حرکت در مسیر مستقیم(سبز)،قانون مکانیک است.

علت وجود نیروی گریز از مرکز(قرمز)،تمایل اجسام در حال گردش برای حرکت در مسیر مستقیم است.

علت وجود نیروی مایل به مرکز(آبی)،نگه داشتن جسم در دایره ی گردش می باشد.

هرچقدر سرعت یک جسم در یک طی یک مسیر دایره ای بیشتر باشد،نیروی گریز از مرکز آن بیشتر است؛ برای همین است که اگر جسم بالا را به سرعت بچخانیم فشار زیادی به بند متصل به جسم،وارد می شود و ممکن است بند پاره شود.

به عنوان مثالی دیگر ترن هوایی شکل زیر را ببینید ؛ نیروی گریز از مرکز،باید آنقدر زیاد باشد تا ترن هوایی شکل زیر بتواند مسیر دایره ای را طی کرده و سقوط نکند و برای همین منظور است که باید سرعت آن زیاد باشد ؛ مگر نه وزن زیاد ترن هوایی باعث سقوط آن می شود. ( وارد مسیر ناخواسته می شود. )

center of gravity 03

اکنون می خواهیم این نیروها را در یک خودرویی که در حال پیچیدن است بررسی کنیم و می دانیم که تمام خودروها در حال پیچیدن،وارد یک دایره ی پیچ (یا همان دایره ی گردش که در شکل بالا با مشکی و در شکل پایین نشان داده شده) شده اند.

center of gravity 04

در شکل زیر تمایل یک جسم در داخل خودرو برای طی کردن مسیر مستقیم،در حالیکه خودرو در حال پیچیدن است را می بینید؛جسم قرمز رنگ روی صندلی راننده و لیوانی روی داشبورد،در مسیر مستقیم حرکت می کند تا وقتی که مانعی جلوی آن را بگیرد.

center of gravity 05

خود شما هم در یک خودروی در حال پیچیدن حتما این نیرو را احساس کرده اید.شکل زیر نیروی وارد به سرنشینان هنگام پیچیدن خودرو را نشان داده است که جهت وارد شدن نیروی گریز از مرکز همانگونه که گفته شد در جهت خارج دایره ی پیچ می باشد.

center of gravity 06

همچنین می دانیم که نیروی گریز از مرکز علاوه بر اجسام داخل خودرو به خود خودروی در حال پیچیدن نیز وارد می شود که باید با ایجاد نیروی مایل مرکز به اندازه ی کافی،نیروی گریز از مرکز را خنثی نمود؛مگر نه نیروی گریز از مرکز باعث انحراف و یا واژگونی خودرو می شود.

در شکل زیر انحراف یک خودرو از دایره ی پیچ،به علت عدم توانایی خودرو در ایجاد نیروی مایل مرکز به اندازه ی کافی را مشاهده می کنید.(یعنی نیروی گریز از مرکز از نیروی مایل مرکز بیشتر شده)

center of gravity 07

در شکل زیر هم واژگونی یک خودرو به علت عدم توانایی خودرو در ایجاد نیروی مایل مرکز نشان داده شده.(نیروی گریز از مرکز خیلی خیلی از نیروی مایل مرکز بیشتر شده است)

center of gravity 08

می دانیم که هیچ ریسمانی به خودرو وصل نشده تا آن را حول دایره پیچ بچرخاند،بنابراین نیروی گریز از مرکز به سمتی از بدنه ی خودرو وارد می شود که در خارج دایره ی پیچ قرار دارد و بدنه ی همان سمت،نیرو را به چرخ های آن سمت وارد کرده و در نهایت،چرخ ها نیرو را به زمین منتقل می کنند و روش انتقال هم به صورت اصطکاکی می باشد،یعنی اصطکاک بین چرخ و زمین باعث انتقال نیروی گریز از مرکز به زمین می شوند.

به همین دلیل است که می بینید خودروهای در حال پیچیدن به مثلا سمت راست،سمت چپشان به زمین نزدیک تر شده چون نیروی بیشتری از آن سمت خودرو،به زمین منتقل شده است.

center of gravity 09

اگر اصطکاک بین لاستیک و زمین به اندازه ی کافی نباشد(مثلا زمین لغزنده باشد یا لاستیک به اندازه ی کافی پهن نباشد یا وزن خودرو خیلی کم باشد) نیروی گریز از مرکز به زمین منتقل نمی شود(در خودرو باقی می ماند)و باعث انحراف خودرو از مسیر پیچ می شود.

center of gravity 10

ولی اگر نیروی گریز از مرکز خیلی خیلی زیاد باشد،حتی اگر اصطکاک بین لاستیک و زمین هم به اندازه ی کافی باشد،خودرو واژگون می شود چون در این حالت،نیروی گریز از مرکز بر وزن سمت دیگر خودرو که در داخل دایره ی پیچ قرار دارد غلبه می کند و آن سمت را بلند کرده و در نتیجه خودرو واژگون می شود.

برای تشریح بیشتر علت واژگونی و ارتباط آن با نیروی گریز از مرکز ، دو مطلب زیر را نیز مطالعه کنید.

واژگونی

جلوگیری از واژگونی

برچسب هاtag

ورود به سایت

تفاوت سیستم پایداری CBC و EBD

DIFFERENCE OF CBC EBD

کنترل خودرو در کوهستان و آفرود

without HAC 01

تاریخچه خودروسازی هیوندا

HYUNDA

بالا
پایین