هل تريد معرفة كم يلزمك من الأحصنة لبلوغ سرعة مثل 400 كم/ الساعة؟
هل تريد معرفة السرعة المثلى لسيارتك على الخطوط السريعة للجمع بين افضل استهلاك للوقود عند اعلى سرعة ممكنة؟
هل تود اجراء تعديلات بسيطة من شأنها تحسين استهلاك الوقود في سيارتك؟
اذا كنت مهتم في اي من الأسئلة اعلاه ، اذن اقرأ هذا الموضوع..........
الكثير منا تسائل عن ما هي السرعة الأمثل على الخطوط المستقيمة، هل هي 90 ام 120 ام غير ذلك. الإجابة ليست بالسهولة بحيث تستطيع ان تجيب بشكل مباشر على هذا السؤال، لكن الامر يتطلب بعض الحسابات ومعرفة بعض المعاملات التي تتميز بها سيارتك.
من اهم العوامل التي تؤثر على السيارة اثناء السير هي:
1- معامل جر الهواء ( مقاومة الهواء للسيارة اثناء السير)
2- معامل مقاومة دوران الإطارات ( وذلك يرجع للمادة المستخدمة في صناعة الإطار ) المطاط.
3- عوامل اخرى ، مثل كفاءة ناقل الحركة والأجزاء الميكانيكية المتحركة الاخرى المتصلة بنظام الدفع.
4- بالإضافة الى وزن السيارة
كل هذه العوامل تلعب دور في تهديد القوة الازمة للوصول الى سرعة معينة بالإضافة الى استهلاك الوقود عند هذه السرعة. بالنسبة لمعامل جر الهواء فهو معامل لا نستطيع تغييره احياناً، لانه عباره عن الشكل الخارجي للسيارة من انحنائات وابعاد وزوائد ( مثل الأجنحة وما الى ذلك ) ولكن في بعض الأحيات تستطيع تعديل في الشكل الخارجي للسيارة لتوفير استهلاك الوقود، مثلا في سيارات النقل تستطيع تغطية حوض السيارة للتقليل من معامل جر الهواء، وفي بعض السيارات توجد اجنحة تم تركيبها شخصيا وقد لا تشكل اي فائدة تذكر بل بالعكس انها تقوم بزيادة جر الهواء وبالتالي تقليل السرعة القصوى اللسيارة بالإضافة الى زيادة استهلاك الوقود.
بالنسبة لمعامل مقاومة دوران الإطار، فالذي يحدد هذا لعامل هو عدة عوامل من اهمها ، المادة المستخدمة في تصنيع الإطار بالإضافة الى ضغط الهواء داخل الإطار. اذا ماكان ضغط الهواء داخل الإطار اقل من القيمة التي ينصح بها الصانع، فسيزداد معامل مقاومة دوران الإطار ما سيزيد من استهلاك الوقود.
اما كفاءة السيارة الميكانيكية ، وما اذا كانت تحتاج تشحيم او تبديل زيت علبة التروس او زيت المحرك ، فبالتأكيد ستؤثر على قدرة السيارة النهائة وبالتلي تزيد من استهلاك الووقد اذا ما لم يتم الانتباه لهذا الأمر.
واخيرا وليس اخراَ، وزن السيارة، فوزن السيارة يشكل واحد من اهم العناصر ( الى جانب عامل جر الهواء) في تحديد استهلاك الوقود والسرعة القصوى التي تستطيع السيارة الوصول لها.
دعونا نلقي نظرة سريعة عن اهم العوامل التي تعيق حركة السيارة من خلال الصورة التالية.
ولفهم بسيط وعام لتأثير جر الهواء ومقاومة الإطارات، دعونا نتصور الآتي:
وانت ماشي في السيارة على سرعة 80 او فوق، قم بفتح نافذة السيارة ومد يدك خارج النافذة وافتح كفك.. ماذا تشعر؟
قوة جر الهواء تدفع بيدك الى الوراء. الان قارن حجم كف يدك بحجم السيارة، وقارن مدى قوة الجر التي تولدها المساحة الامامية لشكل السيارة ومقدار القوة اللازمة للتغلب على هذا الجر ولجل السيارة تستمر في الحركة.
اما بخصوص مقاومة دحرجة الإطارات ولتسهيل وتوضيح كيف تنشأ هذه المقاومة..... تصور الآتي:
تحتاج الى كرة قدم من اي نوع، قم بركل الكرة بشكل خفيف بدون ان ترفع الكرة من على الارض، فقط قم بدحرجت الكرة على الارض، ماذا تلاحظ.
الآن قم بتفريغ كمية هواء كبيرة من الكرة، حتى تفقد الكرة صلابتها وتصبح لينه، قم الان بدحرجة الكرة بنفس القوة التي استخدمتها من قبل، ماذا تلاحظ؟
ستلاحظ ان المسافة التي قطعتها الكرة عندما كانت ممتلئة بالهواء هي اكبر من المسافة التي قطعتها الكرة وهي فارغة من الهواء.
السبب هو لان مقاومة الدحرجة في اي جسم دائري، سواء كان كرة او إطار، تقل اذا ما توفرت كمية هواء كافية تحافظ على صلابة الإطار، وتزداد هذه المقاومة بنقص الهواء داخل الإطار. تنشأ هذه المقاومة نتيجة التغير في شكل جدران الكرة، ولان المطاط مادة لينة وقابلة للتشكل، عندما يقل الهواء او الضغط داخل الإطار، يزداد مقدار التفلطح ( التغير في الشكل ) الملامس للأرض، وبالتالي تمتص مادة الإطار طاقة اكبر وتتحول الى حرارة وصوت وهذه الطاقة الممتصة تبطئ الكرة. اما اذا زاد الضغط في الإطار، فيصبح الإطار اكثر صلابة ويقل مقدار التغير في الشكل وبالتالي تقل مقاومة الإطار على التدحرج، لذلك ينصح بزيادة ضغط الإطارات عند السفر، ولكن لا تزيد الضغط عن النسب التي حددها الصانع " توجد في باب السائق"
والان وبعد ان عرفنا تأثير جر الهواء ومقاومة دحرجة الإطار، سننطلق للمرحلة التالية، وهي كيف تحسب هذين العاملين في سيارتك؟
بخصوص مقاومة جر الهواء، وخصوصا في السيارات الحديثة، توجد هناك معلومات على الإنترنت تبين معامل جر الهواء، ولكن للي عنده سيارة لا تتوفر عنها معلومات في الانترنت ، او الي حاب يعمل التجربة هذي للاستفادة والمتعة يتفضل معانا في هذه الرحلة العملية والبسيطة.
المطلوب التالي:
1- جوال او اي جهاز تصوير بامكانية تصوير فيديو
2- سيارة
3- برنامج اكسل
4- شخص يحمل رخصة قيادة :a120(37):
طبعا في البداية لازم نتفق على نقطة هامة، وهي نقطة السلامة. التجربة هذي صعب تعملها لوحدك، ولازم يكون معاك واحد حتى يساعدك او ينبهك للطريق اذا لا سمح الله انشغلت في التسجيل. ينصح بالقيام بالتجربة في خط مستقيم وخالي من الإزدحام. لا تستخدم الفرامل اثناء القيام بالتجربة، واذا ما اضطريت لذلك، يرجى اعادة التجربة. يفضل القيام بالتجربة على شارع مستوي خالي من الارتفاعات والانخفاضات.
الخطوات:
توجه الى اقرب شارع مستقيم ويجب الحرص على عدم وجود ارتفاعات وانخفاضات (قدر الإمكان )، واحرص على تأدية التجربة في وقت تكون فيه الرياح خفيفه او معدومة.
اختار السرعة القصوى التي ستبدأ التجربة منها ( يفضل عند سرعة 120 كم/ س ) ، وانا شخصيا جربت عند 140.
حط القير بالفاضي اول ماتوصل ابرة السرعة عند 125. شغل جهاز تصوير الفيديو المثبت على عداد السرعة. قبل او عند وصول السرعة الى 120.
اذا كنت لا تستخدم جهاز للتصوير، قم بتسجيل السرعة عندك كل 5 ثوان.
قم بتكرار التجربة اكثر من مره وخذ متوسط القراءات. ( 3 مرات، رايح جاي)
بعد الانتهاء من الجانب العملي، يبقى الجانب النظري، وهو ادخال هذه البيانات الى ورقة الإكسل.
قم بفتح ورقة عمل اكسل المرفقة بالموضوع. واتبع التعليمات داخل ورقة الأكسل.
في الورقة الاولى يوجد رسم بياني به صفين من البيانات ( احمر وازرق ). النقاط الزرقاء تشكل القراءات الحقيقية التي اجريتها، والنطاق الحمراء عباره عن نقاط النموذج الرياضي.
يجب تغيير كل من قيمتي Cd وCrr بحيث تنطبق النقاط الحمراء على النقاط الزرقاء قدر الإمكان.
لكن قبل تغيير هاتين القيمتين يجب عليك تقدير المساحة الامامية للسيارة، والمقصود بالمساحة الأمامية هو كم متر مربع يشكل وجه السيارة؟ للتوضيح شاهد الصور التالية.
تستيع حساب عرض السيارة، وارتفاع السيارة بالمتر. قم بضرب الإرتفاع بالعرض
مثلا اذا كان العرض 2.5 متر والارتفاع 1.7 متر فمساحة السيارة الامامية تكون 4.25 متر.
لكن لاحظ ان هذه هي مساحة المربع الكامل وليس شكل السيارة،، لتقدير وتقريب الرقم لسيارتك اضرب الناتج في 0.7 اذا كانت سيارتك صالون، واضرب الناتج في 0.8 اذا كانت سيارتك مربعة من الامام او سيارة دفع رباعي.
لا تغير من قيمة كثافة الهواء.
قدر وزن سيارتك بالإضافة الى وزنك ووزن من يركب معك، تستطيع الحصول على معلومات ادق عن وزن سيارتك من خلال الانترنت.
لا تقم بتغيير قيمة تسارع الجاذبية الارضية.
عادة ما تكون قيمة Cd ما بين 0.2 و 0.7
مثال:
قيمة Cd لسيارة لكزس LS460 هو Cd=0.26
تويوتا لان كروزر الجديدة Cd=0.35
اما بخصوص معامل Crr فقيمته صغيره جدا، قد تتراوح ما بين 0.01 الى 0.04 سحب وضع اطارات سيارتك.
قم بتجريب جميع القيم حتى تستطيع قدر الإمكان تحقيق التوافق بين السلسلتين ، شاهد الرسم البياني التالي الذي تم لتوصل فيه الى امثل قيمة للمعاملين.
لاحظ عدم انطباق بعض النقاط، في وسط السلسلة، وهذا يدل على عدم دقة في التجربة ولكن النتيجة بشكل عام تعتبر جيدة، السبب قد يكون وجود ارتفاعات وانخفاضات في الشارع الذي تم تأدية التجربة عليه.
النتائج:
بعد قيامي بإدخال النتائج واستخراج كل من معامل الجر ومعامل مقاومة دحرجة الإطار تبين التالي
السيارة: تويوتا لاند كروزر 1994.
عدد الأحصنة: 212 حصان.
معامل الجر= 0.53 ( وهو رقم كبير اذا ما قارناه برقم اللاندكروزر الجديد 0.35)، لكن لا يوجد اي اجراء يمكن اتخاذه لتحسين من هذا المعامل بالنسبة لسيارة لاند كروزر.
معامل مقاومة دحرجة الإطار= 0.0296 ( وهو رقم غير مقبول، يجب ان يكون في حدود 0.017) لذلك يجب زيادة الهواء في الإطارات.
ومن خلال ورقة عمل اكسل تستطيع استنتاج المعلومات التالية:
تستطيع معرفة السرعة القصوى لسيارتك بناء على معرفة عدد الأحصنة في سيارتك، كما تستطيع حساب الاحصنة اللازمة لبلوغ سرعة معينة في سيارتك.
لاحظ من خلال الرسم البياني ان عند قوة 200 حصان، اقصى سرعة ممكن التوصل لها هي 180 كيلو متر في الساعة، وهذا هو واقع الحال. ولاحظ ايضا، ان حتى اتمكن من الوصول الى سرعة 340 كيلو متر في الساعة، فاحتاج لمحرك بقوة تزيد عن 700 حصان......................
كما تستطيع حساب السرعة المثلا على الطرقات السريعة التي توفر عندها اكبر قدر من الوقود مع المحافظة على اكبر سرعة ممكنة. تم افتراض ان افضل استهلاك للوقود عند اعلى سرعة ممكنة عند نقطة 40% من الحمل على المحرك، قد تختلف هذه النسبة من سيارة الى اخرى بفرق بسيط.
اذا كنت تنوي اجراء تعديلات على السيارة، مثل تغيير ضغط الهواء، او تعديلات لتحسين نسبة جر الهواء في السيارة، فالرجاء اخذ القراءات قبل وبعد التعديلات وحساب الفرق واطلاعنا على نتائجك.
اما بخصوص النموذج الرياضي فيدخل فيه بعض المعادلات والتي لم اود الخوض فيها نظراَ لانها تنص على جانب تقني بحت وقد يكون صعب وممل. لذلك تحاشيت التكلم والتفصيل في هذا الجانب. ولكن المعلومات متوفرة لمن يرغب في معرفة الموديل الرياضي على الخاص. او ساقوم باضافته لاحقاً اذا ماكان هناك طلب كبير عليه.
نصيحة اخيره يا شباب، للي حاب يجرب، اتمنى توخي الحذر.
هذه وصلة ملف الأكسل
http://www.2shared.com/file/3633817/1020e6c3/carfuel.html
في انتظار نتائج تجاربكم.
تقبلوا تحياتي.
