المواضيع:
- حساب حمل المحور باستخدام VLS
- حساب حمولة المحور الأمامي
- الفرق بين الوزن والكتلة
- حساب حمولة المحور الخلفي
- حساب وزن الأنف
- احسب تأثير وزن الأنف على المحور الخلفي
حساب حمل المحور باستخدام VLS:
يمكن حساب الأحمال المحورية للمركبة من خلال رسم تخطيطي وبيانات السيارة. يمكن رسم سيارة ذات القوى ذات الصلة باستخدام VLS (مخطط الجسم الحر) (انظر الصورة أدناه). شروط VLS هي أن سطح الطريق غير مرسوم. حتى لو كانت المركبة على تلة، يجب عدم سحب المركبة بزاوية، بل يجب رسم قوة أفقية ذات اتجاه في نظام VLS.
تتمثل ميزة العمل مع VLS في استبعاد الأشياء غير الضرورية. على سبيل المثال، عند حساب العزوم الداخلية أو الحمولة المحورية لمقطورة، من المفيد رسم المقطورة فقط بدلاً من رسم سيارة بمقطورة. من خلال رسم ما هو ضروري فقط، فإنك تتجنب ارتكاب الأخطاء (من خلال تضمين عدد كبير جدًا من القوى الأفقية/العمودية في الحساب التي لا تنتمي إليها).
أولاً، يجب حساب الوزن باستخدام تسارع الجاذبية المؤثر على السيارة. تعتمد الجاذبية على مكان تواجد السيارة على الأرض. في هولندا يبلغ تسارع الجاذبية 9,81 م/ث.
يجب أن تتضاعف كتلة السيارة بالجاذبية. وهذا يعطي: 1500 × 9.81 = 14.715 نيوتن (وحدة القوة هي نيوتن). تجدر الإشارة إلى أن تسارع الجاذبية يسمى أحيانًا أيضًا تسارع الجاذبية أو ثابت الجاذبية أو سرعة السقوط. يتم أيضًا تقريب الرقم 9,81 أحيانًا إلى 9,8 أو تقريبًا إلى 10. وهذا أسهل في الحساب (1500 / 10 أسهل في الحساب عن ظهر قلب من 1500 / 9.81) ولكن الإجابة النهائية ليست دقيقة بالتأكيد. لذلك، استخدم دائمًا 9,81 م/ث، ما لم يُنص على خلاف ذلك في سؤال الامتحان، على سبيل المثال.
وبالتالي فإن القوة الإجمالية التي يتم بها ضغط السيارة على سطح الطريق تبلغ 14.715 نيوتن. وتتوزع هذه القوة على محوري السيارة.
غالبًا ما يكون حمل المحور أعلى في المقدمة لأن هذا هو المكان الذي يوجد فيه المحرك. ويمكن رؤية ذلك في الصورة من خلال مركز الجاذبية، الذي يقع في المقدمة عند النظر إليه من المركز. مركز الجاذبية هو نقطة محورية وهمية. إذا كان مركز الثقل هذا في المنتصف تمامًا، فسيكون حمل المحور على كلا المحورين هو نفسه (اقسم كتلة السيارة على 2). ونظرًا لأن مسافات العجلات وموقع مركز الثقل والكتلة الإجمالية للمركبة معروفة، فيمكن حساب أحمال المحور في الأمام والخلف.
كتلة السيارة: 1500 كجم
الوزن: 14715 ن
ارتفاع سطح الطريق – نقطة التحول: 60 سم
المسافة F1 – نقطة الانحناء: 115 سم
مسافة النقطة المحورية – F2: 160 سم
المسافة من F1 إلى F2: 115+160= 275 سم (هذه هي قاعدة العجلات)
حساب حمل المحور F2 (المحور الخلفي):
14715 × 1,15 – F2 × 2,75 = 0
16922 – F2 × 2,75 = 0
F2 = 16922 / 2,75
F2 = 6154N
الحساب مفصل أدناه:
- لحساب F1 وF2، يجب حساب أحدهما أولاً. نختار حساب F2 أولاً.
نجعل المحور في F1. كل شيء في اتجاه عقارب الساعة إيجابي وكل شيء عكس اتجاه عقارب الساعة سلبي. وهذا يعني أن القوى الموجهة لأسفل تكون موجبة، والقوة F2 لأعلى تكون سالبة. نملأ الجزء الأول من الصيغة.
14715 × 1,15 – F2 × 2,75 = 0
(أدخل هذا الرقم 0 الأخير كمعيار، لأنه لاحقًا في الحساب يتم تبديل الأرقام الموجودة على يسار ويمين علامة " = ") - القوة × الذراع : وزن 14715 مضروب في المسافة 1,15 :
14715 X = 1,15 16922 - الآن ندخل هذا مرة أخرى في الصيغة:
16922 – F2 × 2,75 = 0 - انقل 16922 إلى الجانب الآخر حيث يكون 0:
F2 × 2,75 = 16922 - اقسم كلا الطرفين على 2,75 لإزالته على يسار علامة =:
F2 = 16922 / 2,75 - وينتج عن ذلك:
F2 = 6154N.
الفرق بين الوزن والكتلة:
تذكر أن الوزن ليس هو نفس الكتلة. وزن F2 في الحساب السابق هو 6154 نيوتن. الكتلة دائما بالكيلو جرام. ولذلك يجب دائمًا قسمته على تسارع الجاذبية البالغ 9,81. (6154 / 9,81 = 627,3 كجم) فكر فقط في كتلة السيارة الفارغة المذكورة في شهادة التسجيل. يتم ذكر ذلك دائمًا بالكيلو جرام. لتوضيح القصة أعلاه؛ لا توجد جاذبية في الفضاء. كل شيء يطفو هناك، مهما كان ثقيلا. كل شيء له وزن. عندما ترمي علبة حليب على شيء ما، أو حجر، سيكون لذلك تأثير مختلف. لن تتلف علبة الحليب أي شيء بسهولة عندما تصطدم بالحائط، على سبيل المثال، لكن الحجر سيسبب الضرر بالتأكيد. وذلك لأن القوة التي يتوقف بها الجسم أكبر بالنسبة للحجر منها بالنسبة لعلبة الحليب. وهذا يثبت أن الوزن موجود أيضًا في الفضاء وهو مهم، لكن الكتلة ليست كذلك. الكتلة ناتجة عن جاذبية الأرض. إذن، وزن السيارة ليس 1200 كجم، بل كتلتها 1200 كجم. غالبًا ما يتم ارتكاب العديد من الأخطاء بهذا.
حساب حمولة المحور الخلفي:
عند معرفة الوزن الإجمالي وحمولة المحور الواحد، يمكن حساب حمل المحور الثاني بسهولة عن طريق طرح هذين الحملين من بعضهما البعض:
الوزن الإجمالي – F2 = F1:
14715 – 6154 = 8561ن.
يمكن بالطبع أيضًا حساب F1 بشكل منفصل. وهذا تقريبًا نفس الحساب الأول:
14715 × 1,6 – F1 × 2,75 = 0
23544 – F1 × 2,75 = 0
F1 = 23544 / 2,75
F1 = 8561N
القوة التي تؤثر بها العجلة الأمامية على سطح الطريق هي 8561N والعجلة الخلفية 6154N. يضاف هذا معًا إلى 14715N. وبالتالي فإن الكتلة الإجمالية للمركبة هي 14715 / 9.81 = 1500 كجم.
حساب وزن الأنف:
بنفس الطريقة التي تم بها حساب أحمال محور السيارة في الفصول السابقة، يمكن أيضًا تحديد وزن مقدمة السيارة على قضيب القطر. العزم هو القوة × الذراع. وهذا يعني أنه كلما زاد طول الذراع، زادت اللحظة. يعتمد حمل المحور الخلفي على المسافة بين F2 وF3 ويعتمد وزن المقدمة على المسافة بين F3 وF4. ويجب حساب القوة المؤثرة على "النقطة المفصلية"، أو كرة قضيب القطر، على وجه التحديد.
وزن السيارة 1500 كجم والمقطورة 300 كجم. نقوم أولاً بتحويل هذا مرة أخرى إلى نيوتن عن طريق الضرب في تسارع الجاذبية:
1500 × 9,81 = 14715 شمالاً
300 × 9,81 = 2943 شمالاً
لحساب وزن الأنف، من الأسهل أولاً رسم المقطورة فقط. السيارة نفسها ليست مهمة في الحساب.
يُشار إلى وزن المقدمة بالرمز F3 والقوة التي يضغط بها الإطار على سطح الطريق هي F5.
تصبح F3 هي النقطة المحورية وسنحسب القوة F5. مركز الجاذبية هو قوة للأسفل، وبالتالي إيجابية. القوة المؤثرة على F5 هي قوة لأعلى، لذا فهي سلبية (لذلك يوجد أمامها علامة الطرح). وزن المقطورة 4000 نيوتن.
احسب القوة F5:
4000 × 1,2 – F5 × 1,4 = 0
4800 – F5 × 1,4 = 0
F5 = 4800 / 1,4
F5 = 3429N
حساب وزن الأنف (F3):
4000 - 3429 = 571 ن
571 / 9,81 = 58,2 كجم
يبلغ وزن مقدمة هذه المقطورة 58,2 كجم.
ومع تحرك مركز الجاذبية إلى الخلف، يقل وزن الأنف. للحصول على هذه الرؤية والتدرب على العمليات الحسابية، من المفيد زيادة المسافة بين F3 وF4 وتقليلها، وبالتالي أيضًا بين F4 وF5 وإجراء العملية الحسابية مرة أخرى.
احسب تأثير وزن الأنف على المحور الخلفي:
ونظرًا لأن وزن الأنف أصبح معروفًا الآن، فيمكن حساب مدى تأثيره على المحور الخلفي. لا يمكن ببساطة إضافة الوزن، لأن المسافة بين المحور الخلفي وكرة السحب مهمة جدًا (القوة × الذراع). نستخدم نفس صورة السيارة مع المقطورة مرة أخرى.
في الحساب السابق كان معروفا أن وزن الأنف (F3) هو 571N. كان F2 معروفًا أيضًا بالفعل، وهو 6154N. لا يمكن جمع القوى معًا، لأن المسافة بين العجلة الخلفية ورأس كرة السحب لا تزال تعمل كذراع. سنقوم بإعادة إنشاء الصيغة بأكملها، كما هو الحال في بداية هذه الصفحة. تمت إضافة 571 × 3,65 إلى هذه الصيغة (القوة المؤثرة على F3 بالإضافة إلى المسافة من F1 إلى F3).
14715 × 1,15 + 571 × 3,65 – F2 × 2,75 = 0
19006 – F2 × 2,75 = 0
F2 = 19006 / 2,75
F2 = 6911N = 691 كجم.
وهذا يعني أن المحور الخلفي يبلغ وزنه 691 كجم.
