🔬 چرا تغییر تایر یا رینگ باعث خطای سرعت‌سنج میشه؟
قبل از هر چیز، باید بدونیم سرعت‌سنج خودرو چطور کار می‌کنه:
🚗💡 اغلب خودروها از سنسورهای اثر هال (Hall Effect Sensors) برای اندازه‌گیری سرعت استفاده می‌کنن. این سنسورها معمولاً در گیربکس یا در چرخ‌ها نصب شدن و تعداد چرخش‌ها رو در واحد زمان اندازه‌گیری می‌کنن.
🔁 هر بار که چرخ یا شفت گیربکس می‌چرخه، یک نوسان مغناطیسی تولید میشه که سنسور اون رو ثبت می‌کنه. با شمردن این نوسانات و زمان، تعداد دور در دقیقه (RPM) به‌دست میاد، و با فرض یک شعاع مشخص برای چرخ‌ها، سرعت خودرو محاسبه میشه.
📐 حالا اگه شعاع چرخ تغییر کنه (مثلاً با نصب تایر بزرگ‌تر یا رینگ متفاوت)، مسیر طی‌شده در هر دور چرخ هم تغییر می‌کنه. ولی ECU ماشین همچنان با فرض شعاع اولیه محاسبه می‌کنه، پس نتیجه: سرعت‌سنج خطا نشون میده.
📊 مثال:
تایر بزرگ‌تر → شعاع بیشتر → هر دور چرخ مسافت بیشتری طی میشه → سرعت واقعی > سرعت نشان داده‌شده
تایر کوچک‌تر → شعاع کمتر → مسافت کمتر در هر دور → سرعت واقعی < سرعت نشان داده‌شده
---
🧠 نکته مهم علمی
اگر خودرو از سیستمی استفاده کنه که به جای دور چرخ، مستقیماً شتاب لحظه‌ای رو اندازه‌گیری کنه (مثلاً با شتاب‌سنج دقیق یا GPS)، تغییر اندازه تایر یا رینگ هیچ تأثیری در دقت سرعت‌سنج نخواهد داشت. چون در این حالت، محاسبه مستقل از شعاع چرخ انجام میشه.
ولی در اغلب خودروهای متداول، سرعت از روی تعداد دور چرخ یا گیربکس به‌دست میاد، و به همین دلیل هر تغییری در سایز تایر و رینگ می‌تونه باعث خطا در نمایش سرعت و حتی کیلومتر شمار بشه.
⚠️ بنابراین، همیشه قبل از نصب تایر یا رینگ غیراستاندارد، باید بدونی که این کار ممکنه باعث اشتباه در نمایش سرعت و حتی مصرف سوخت بشه.
قبل از هر چیز، باید بدونیم سرعت‌سنج خودرو چطور کار می‌کنه:
🚗💡 اغلب خودروها از سنسورهای اثر هال (Hall Effect Sensors) برای اندازه‌گیری سرعت استفاده می‌کنن. این سنسورها معمولاً در گیربکس یا در چرخ‌ها نصب شدن و تعداد چرخش‌ها رو در واحد زمان اندازه‌گیری می‌کنن.
🔁 هر بار که چرخ یا شفت گیربکس می‌چرخه، یک نوسان مغناطیسی تولید میشه که سنسور اون رو ثبت می‌کنه. با شمردن این نوسانات و زمان، تعداد دور در دقیقه (RPM) به‌دست میاد، و با فرض یک شعاع مشخص برای چرخ‌ها، سرعت خودرو محاسبه میشه.
📐 حالا اگه شعاع چرخ تغییر کنه (مثلاً با نصب تایر بزرگ‌تر یا رینگ متفاوت)، مسیر طی‌شده در هر دور چرخ هم تغییر می‌کنه. ولی ECU ماشین همچنان با فرض شعاع اولیه محاسبه می‌کنه، پس نتیجه: سرعت‌سنج خطا نشون میده.
📊 مثال:
تایر بزرگ‌تر → شعاع بیشتر → هر دور چرخ مسافت بیشتری طی میشه → سرعت واقعی > سرعت نشان داده‌شده
تایر کوچک‌تر → شعاع کمتر → مسافت کمتر در هر دور → سرعت واقعی < سرعت نشان داده‌شده
---
🧠 نکته مهم علمی
اگر خودرو از سیستمی استفاده کنه که به جای دور چرخ، مستقیماً شتاب لحظه‌ای رو اندازه‌گیری کنه (مثلاً با شتاب‌سنج دقیق یا GPS)، تغییر اندازه تایر یا رینگ هیچ تأثیری در دقت سرعت‌سنج نخواهد داشت. چون در این حالت، محاسبه مستقل از شعاع چرخ انجام میشه.
ولی در اغلب خودروهای متداول، سرعت از روی تعداد دور چرخ یا گیربکس به‌دست میاد، و به همین دلیل هر تغییری در سایز تایر و رینگ می‌تونه باعث خطا در نمایش سرعت و حتی کیلومتر شمار بشه.
⚠️ بنابراین، همیشه قبل از نصب تایر یا رینگ غیراستاندارد، باید بدونی که این کار ممکنه باعث اشتباه در نمایش سرعت و حتی مصرف سوخت بشه.
به نظر شما اگر بخش خارجی و داخلی یک کولر دوتکه اسپیلت درون یک اتاق عایق روشن شود چه اتفاقی می افتد؟
Anonymous Poll
29%
دما ثابت می ماند
14%
دما کاهش می آید
57%
دما افزایش می آید
انجمن فیزیک برازجان
به نظر شما اگر بخش خارجی و داخلی یک کولر دوتکه اسپیلت درون یک اتاق عایق روشن شود چه اتفاقی می افتد؟
پاسخ به نظر سنجی مطرح شده👇
جواب : گرم تر میشود
دلیل :
❄️ قانون دوم ترمودینامیک و عملکرد کولر اسپیلت در یک اتاق بسته
بر اساس قانون دوم ترمودینامیک، انتقال خودبه‌خودی گرما همیشه از جسم یا ناحیه‌ای با دمای بالاتر به جسم یا ناحیه‌ای با دمای پایین‌تر صورت می‌گیرد. برای اینکه گرما از منبعی با دمای پایین‌تر (مثل هوای داخل اتاق) به منبعی با دمای بالاتر (محیط بیرون) منتقل شود، باید کار (انرژی) صرف شود. این اساس عملکرد تمام دستگاه‌های سرمایشی مانند یخچال و کولر است.
✔️ عملکرد معمول کولر:
در حالت عادی، کولر اسپیلت شامل دو بخش است:
1. واحد داخلی (اواپراتور): گرمای هوا را از داخل اتاق می‌گیرد و مبرد را تبخیر می‌کند.
2. واحد خارجی (کندانسور): گرمای جذب‌شده به‌علاوه گرمای حاصل از مصرف انرژی را به محیط بیرون دفع می‌کند.
در این فرآیند، گرما از داخل اتاق گرفته میشود، ولی مقدار بیشتری از گرما به محیط بیرون منتقل می‌گردد. این مقدار بیشتر به دلیل کار انجام‌شده توسط کمپرسور است.
فرمول کلی برای این چرخه:
|Qout |= |Qin |+ W
: گرمای گرفته‌شده از اتاق
: انرژی (برق) مصرفی توسط کمپرسور
: گرمایی که در نهایت به محیط بیرونی داده میشود
🚫 اگر هر دو بخش (داخلی و خارجی) در یک اتاق باشند:
در این حالت، هم گرمای گرفته‌شده از اتاق و هم گرمای تولیدشده توسط کمپرسور دوباره به همان فضا (اتاق) بازمی‌گردد.
بنابراین:
گرمای از یک بخش اتاق گرفته میشود
ولی به همان اتاق برمی‌گردد
در نتیجه، مجموع گرمای داخل اتاق افزایش می‌یابد.
🔥 نتیجه نهایی:
بر اساس قانون دوم ترمودینامیک، در یک چرخه سرمایشی، هرگاه گرما از منبع سرد به منبع گرم انتقال داده شود، باید انرژی صرف شود و این انرژی در نهایت به صورت گرما در منبع گرم ظاهر میشود. اگر منبع سرد و منبع گرم یکی باشند (یعنی هر دو بخش کولر در یک اتاق باشند)، گرمای کلی سیستم افزایش می‌یابد.
پس کولری که هر دو بخشش در یک اتاق باشند، عملاً نه تنها فضا را خنک نمی‌کند، بلکه آن را گرم‌تر نیز می‌کند.
جواب : گرم تر میشود
دلیل :
❄️ قانون دوم ترمودینامیک و عملکرد کولر اسپیلت در یک اتاق بسته
بر اساس قانون دوم ترمودینامیک، انتقال خودبه‌خودی گرما همیشه از جسم یا ناحیه‌ای با دمای بالاتر به جسم یا ناحیه‌ای با دمای پایین‌تر صورت می‌گیرد. برای اینکه گرما از منبعی با دمای پایین‌تر (مثل هوای داخل اتاق) به منبعی با دمای بالاتر (محیط بیرون) منتقل شود، باید کار (انرژی) صرف شود. این اساس عملکرد تمام دستگاه‌های سرمایشی مانند یخچال و کولر است.
✔️ عملکرد معمول کولر:
در حالت عادی، کولر اسپیلت شامل دو بخش است:
1. واحد داخلی (اواپراتور): گرمای هوا را از داخل اتاق می‌گیرد و مبرد را تبخیر می‌کند.
2. واحد خارجی (کندانسور): گرمای جذب‌شده به‌علاوه گرمای حاصل از مصرف انرژی را به محیط بیرون دفع می‌کند.
در این فرآیند، گرما از داخل اتاق گرفته میشود، ولی مقدار بیشتری از گرما به محیط بیرون منتقل می‌گردد. این مقدار بیشتر به دلیل کار انجام‌شده توسط کمپرسور است.
فرمول کلی برای این چرخه:
|Qout |= |Qin |+ W
: گرمای گرفته‌شده از اتاق
: انرژی (برق) مصرفی توسط کمپرسور
: گرمایی که در نهایت به محیط بیرونی داده میشود
🚫 اگر هر دو بخش (داخلی و خارجی) در یک اتاق باشند:
در این حالت، هم گرمای گرفته‌شده از اتاق و هم گرمای تولیدشده توسط کمپرسور دوباره به همان فضا (اتاق) بازمی‌گردد.
بنابراین:
گرمای از یک بخش اتاق گرفته میشود
ولی به همان اتاق برمی‌گردد
در نتیجه، مجموع گرمای داخل اتاق افزایش می‌یابد.
🔥 نتیجه نهایی:
بر اساس قانون دوم ترمودینامیک، در یک چرخه سرمایشی، هرگاه گرما از منبع سرد به منبع گرم انتقال داده شود، باید انرژی صرف شود و این انرژی در نهایت به صورت گرما در منبع گرم ظاهر میشود. اگر منبع سرد و منبع گرم یکی باشند (یعنی هر دو بخش کولر در یک اتاق باشند)، گرمای کلی سیستم افزایش می‌یابد.
پس کولری که هر دو بخشش در یک اتاق باشند، عملاً نه تنها فضا را خنک نمی‌کند، بلکه آن را گرم‌تر نیز می‌کند.
👏3
انجمن فیزیک برازجان
Photo
پرتاب توپ — از داستان ساده تا واقعیت پیچیده
۱. داستان خیلی ساده
فرض کن یک توپ داری. آن را با یک زاویه پرتاب می‌کنی.
در درس فیزیک دبیرستان، می‌گوییم: «فقط نیروی جاذبه زمین روی توپ اثر دارد» و هوا را کاملاً نادیده می‌گیریم.
در این حالت مسیر توپ یک قوس زیبا و مرتب است، و اگر دو بار دقیقاً با همان سرعت و زاویه پرتاب کنی، دقیقاً هم همان‌جا می‌افتد.
اما… این فقط یک مدل ذهنی ساده است، نه تصویر واقعی دنیا.
---
۲. وقتی هوا را حساب کنیم
در دنیای واقعی، توپ وسط هوا با مولکول‌های هوا برخورد می‌کند و این برخوردها جلوی حرکتش را می‌گیرند.
این نیروی مقاومت هوا باعث میشود توپ زودتر از آنچه در مدل ساده پیش‌بینی می‌کردیم سرعتش کم شود، و مسیرش کوتاه‌تر شود.
هرچه توپ سریع‌تر برود، فشار هوا روی آن بیشتر میشود. به همین دلیل تیراندازی با تفنگ یا پرتاب توپ بیسبال بدون حساب کردن هوا تقریباً غیرممکن است.
---
۳. مقاومت هوا همیشه یکسان نیست
در مدل‌های سادهٔ دانشگاهی، می‌گویند مقاومت هوا ثابت است.
ولی در دنیای واقعی، مقاومت هوا با سرعت تغییر می‌کند. برای بعضی سرعت‌ها، جریان هوا نرم و آرام است، ولی وقتی سرعت خیلی زیاد شود، جریان پشت توپ آشفته و گردابی میشود و شکل مقاومت هوا عوض میشود.
این یعنی اگر با دو سرعت متفاوت پرتاب کنی، ممکن است تغییر مسیر توپ بیشتر یا کمتر از انتظار باشد.
---
4. چرخش توپ (اثر مگنوس)
وقتی توپ می‌چرخد، یک طرف توپ با هوا هم‌جهت حرکت می‌کند و طرف دیگر خلاف جهت.
این باعث میشود فشار هوا در دو سمت توپ فرق کند و توپ در مسیرش خم شود.
همان اتفاقی که در فوتبال، والیبال یا تنیس می‌بینی: توپ منحرف میشود و به سمت دلخواه بازیکن می‌رود.
---
5. زبری سطح توپ
اگر توپ خیلی صاف باشد، هوا راحت‌تر از روی آن جدا میشود و یک دنبالهٔ بزرگ از آشفتگی پشتش می‌سازد.
ولی اگر توپ کمی زبر باشد (مثل توپ گلف که پر از فرورفتگی است)، این زبری باعث میشود هوا دیرتر جدا شود و آشفتگی کمتر شود — نتیجه؟ توپ برد بیشتری پیدا می‌کند!
---
6. چرخش و زبری با هم
چرخیدن توپ و داشتن برجستگی یا فرورفتگی روی سطح می‌تواند مقاومت هوا را کم یا زیاد کند. مثلاً بعضی توپ‌ها با چرخش سریع‌تر، نه‌تنها منحرف می‌شوند بلکه حتی کمی دورتر هم می‌روند.
---
7. هوا همیشه یکسان نیست
هوای گرم، سرد، خشک یا مرطوب، و حتی ارتفاع از سطح دریا همه روی چگالی هوا اثر می‌گذارند.
هوای مرطوب یا گرم کمی سبک‌تر است، پس توپ در آن کمی راحت‌تر حرکت می‌کند و برد بیشتری می‌گیرد.
---
8. تغییر شکل توپ
اگر توپ نرم باشد، موقع پرتاب یا برخورد با هوا کمی تغییر شکل می‌دهد. این تغییر شکل کوچک می‌تواند روی سرعت و مسیر اثر بگذارد.
---
9. اثر «ناکِل» (Knuckle Effect)
اگر توپ تقریباً بدون چرخش پرتاب شود و سطحش ناهموار باشد، جریان هوا پشتش به شکل نامنظم جدا میشود. این باعث میشود توپ کمی به چپ و راست بپرد و مسیرش پیش‌بینی‌ناپذیر شود. فوتبالیست‌ها این را برای شوت‌های غافلگیرکننده استفاده می‌کنند.
---
جمع‌بندی
مدل ساده: فقط جاذبه → مسیر زیبا و دقیق ولی غیرواقعی.
مدل واقعی: هوا، چرخش، زبری، دما، رطوبت، تغییر شکل توپ، همه با هم اثر می‌گذارند.
نتیجه: مسیر واقعی توپ همیشه کمی (یا خیلی!) متفاوت از پیش‌بینی ساده است.
۱. داستان خیلی ساده
فرض کن یک توپ داری. آن را با یک زاویه پرتاب می‌کنی.
در درس فیزیک دبیرستان، می‌گوییم: «فقط نیروی جاذبه زمین روی توپ اثر دارد» و هوا را کاملاً نادیده می‌گیریم.
در این حالت مسیر توپ یک قوس زیبا و مرتب است، و اگر دو بار دقیقاً با همان سرعت و زاویه پرتاب کنی، دقیقاً هم همان‌جا می‌افتد.
اما… این فقط یک مدل ذهنی ساده است، نه تصویر واقعی دنیا.
---
۲. وقتی هوا را حساب کنیم
در دنیای واقعی، توپ وسط هوا با مولکول‌های هوا برخورد می‌کند و این برخوردها جلوی حرکتش را می‌گیرند.
این نیروی مقاومت هوا باعث میشود توپ زودتر از آنچه در مدل ساده پیش‌بینی می‌کردیم سرعتش کم شود، و مسیرش کوتاه‌تر شود.
هرچه توپ سریع‌تر برود، فشار هوا روی آن بیشتر میشود. به همین دلیل تیراندازی با تفنگ یا پرتاب توپ بیسبال بدون حساب کردن هوا تقریباً غیرممکن است.
---
۳. مقاومت هوا همیشه یکسان نیست
در مدل‌های سادهٔ دانشگاهی، می‌گویند مقاومت هوا ثابت است.
ولی در دنیای واقعی، مقاومت هوا با سرعت تغییر می‌کند. برای بعضی سرعت‌ها، جریان هوا نرم و آرام است، ولی وقتی سرعت خیلی زیاد شود، جریان پشت توپ آشفته و گردابی میشود و شکل مقاومت هوا عوض میشود.
این یعنی اگر با دو سرعت متفاوت پرتاب کنی، ممکن است تغییر مسیر توپ بیشتر یا کمتر از انتظار باشد.
---
4. چرخش توپ (اثر مگنوس)
وقتی توپ می‌چرخد، یک طرف توپ با هوا هم‌جهت حرکت می‌کند و طرف دیگر خلاف جهت.
این باعث میشود فشار هوا در دو سمت توپ فرق کند و توپ در مسیرش خم شود.
همان اتفاقی که در فوتبال، والیبال یا تنیس می‌بینی: توپ منحرف میشود و به سمت دلخواه بازیکن می‌رود.
---
5. زبری سطح توپ
اگر توپ خیلی صاف باشد، هوا راحت‌تر از روی آن جدا میشود و یک دنبالهٔ بزرگ از آشفتگی پشتش می‌سازد.
ولی اگر توپ کمی زبر باشد (مثل توپ گلف که پر از فرورفتگی است)، این زبری باعث میشود هوا دیرتر جدا شود و آشفتگی کمتر شود — نتیجه؟ توپ برد بیشتری پیدا می‌کند!
---
6. چرخش و زبری با هم
چرخیدن توپ و داشتن برجستگی یا فرورفتگی روی سطح می‌تواند مقاومت هوا را کم یا زیاد کند. مثلاً بعضی توپ‌ها با چرخش سریع‌تر، نه‌تنها منحرف می‌شوند بلکه حتی کمی دورتر هم می‌روند.
---
7. هوا همیشه یکسان نیست
هوای گرم، سرد، خشک یا مرطوب، و حتی ارتفاع از سطح دریا همه روی چگالی هوا اثر می‌گذارند.
هوای مرطوب یا گرم کمی سبک‌تر است، پس توپ در آن کمی راحت‌تر حرکت می‌کند و برد بیشتری می‌گیرد.
---
8. تغییر شکل توپ
اگر توپ نرم باشد، موقع پرتاب یا برخورد با هوا کمی تغییر شکل می‌دهد. این تغییر شکل کوچک می‌تواند روی سرعت و مسیر اثر بگذارد.
---
9. اثر «ناکِل» (Knuckle Effect)
اگر توپ تقریباً بدون چرخش پرتاب شود و سطحش ناهموار باشد، جریان هوا پشتش به شکل نامنظم جدا میشود. این باعث میشود توپ کمی به چپ و راست بپرد و مسیرش پیش‌بینی‌ناپذیر شود. فوتبالیست‌ها این را برای شوت‌های غافلگیرکننده استفاده می‌کنند.
---
جمع‌بندی
مدل ساده: فقط جاذبه → مسیر زیبا و دقیق ولی غیرواقعی.
مدل واقعی: هوا، چرخش، زبری، دما، رطوبت، تغییر شکل توپ، همه با هم اثر می‌گذارند.
نتیجه: مسیر واقعی توپ همیشه کمی (یا خیلی!) متفاوت از پیش‌بینی ساده است.
🔥4
انجمن فیزیک برازجان
Photo
چرا وقتی فشار باد تایر کم میشود لاستیک می خوابد ؟🧐
برای دانستن دلیل اصلی این موضوع که به ریشه های فیزیک گره خورده باید اول عواملی که در این واقعه اثر گذارند را شناسایی کنیم
۱.فشار باد تایر
۲. وزنی که تایر تحمل می کند
---
ولی قبل از همه این ها باید به رابطه نیرو و فشار آگاهی یابیم:
F/A=P
F=نیرو & A= مساحت & P= فشار
بر اساس رابطه در این داستان نیرو وارد بر تایر ثابت است و برابر با یک چهارم وزن خودرو است
و حالا دو متغییر مساحت و فشار می ماند که با هم رابطه عکس دارند و هر چه فشار تایر بیشتر باشد برای وارد کردن نیرویی خلاف جهت نیروی وزن و به تعادل رسیدن نیاز مند مساحت کمتری است و بر عکس با فشار کمتر نیاز مند مساحت بیشتر برای تحمل وزن است
فشار کمتر ⬅️ مساحت بیشتر
فشار بیشتر ⬅️ مساحت کمتر
---
مثال های بیشتر:
۱.هنگامی که بادکنکی را فشار می‌دهید به زمین سطح تماس آن بیشتر میشود
۲. میزان باد مورد نیاز برای تایر وسایل نقلیه متفاوت، متفاوت است بدلیل تفاوت در وزن قابل تحمل و عرض تایر برای مثال فشار تایر دوچرخه های جاده ای که عرض تایر حدود ۲۵ میلیمتر دارند بین ۸۰ تا ۱۱۰ psi است ولی تایر خودرو که عرضی برابر با ۲۰۵ میلیمتر دارند ۳۲ psi است
---
کاربرد در زندگی:
حال که به این موضوع پی بردیم متوجه می‌شویم که فشار درون تایر با فشار بین تایر و زمین برابر است
از طرف دیگر عامل فرو رفتن پا در چاله گل و برش پنیر با چاقو فشار است
به همین دلیل برای گیر نکردن خودرو ها در زمین های برفی رانندگان فشار باد تایر های خود را کم می‌کنند و یا برای خودرو های برفی تایر هایی با عرض بیشتر و فشار باد کمتر تعبیه می کنند
برای دانستن دلیل اصلی این موضوع که به ریشه های فیزیک گره خورده باید اول عواملی که در این واقعه اثر گذارند را شناسایی کنیم
۱.فشار باد تایر
۲. وزنی که تایر تحمل می کند
---
ولی قبل از همه این ها باید به رابطه نیرو و فشار آگاهی یابیم:
F/A=P
F=نیرو & A= مساحت & P= فشار
بر اساس رابطه در این داستان نیرو وارد بر تایر ثابت است و برابر با یک چهارم وزن خودرو است
و حالا دو متغییر مساحت و فشار می ماند که با هم رابطه عکس دارند و هر چه فشار تایر بیشتر باشد برای وارد کردن نیرویی خلاف جهت نیروی وزن و به تعادل رسیدن نیاز مند مساحت کمتری است و بر عکس با فشار کمتر نیاز مند مساحت بیشتر برای تحمل وزن است
فشار کمتر ⬅️ مساحت بیشتر
فشار بیشتر ⬅️ مساحت کمتر
---
مثال های بیشتر:
۱.هنگامی که بادکنکی را فشار می‌دهید به زمین سطح تماس آن بیشتر میشود
۲. میزان باد مورد نیاز برای تایر وسایل نقلیه متفاوت، متفاوت است بدلیل تفاوت در وزن قابل تحمل و عرض تایر برای مثال فشار تایر دوچرخه های جاده ای که عرض تایر حدود ۲۵ میلیمتر دارند بین ۸۰ تا ۱۱۰ psi است ولی تایر خودرو که عرضی برابر با ۲۰۵ میلیمتر دارند ۳۲ psi است
---
کاربرد در زندگی:
حال که به این موضوع پی بردیم متوجه می‌شویم که فشار درون تایر با فشار بین تایر و زمین برابر است
از طرف دیگر عامل فرو رفتن پا در چاله گل و برش پنیر با چاقو فشار است
به همین دلیل برای گیر نکردن خودرو ها در زمین های برفی رانندگان فشار باد تایر های خود را کم می‌کنند و یا برای خودرو های برفی تایر هایی با عرض بیشتر و فشار باد کمتر تعبیه می کنند
❤2
🏍 فیزیک تک‌چرخ: وقتی گشتاور، وزن را شکست می‌دهد
فرض کنید سوار یک موتور MotoGP مثل Honda RC213V هستید. این موتورها حدود ۱۶۰ کیلوگرم وزن دارن و توانشون به ۲۴۰ اسب‌بخار می‌رسه. گشتاور خروجی این هیولا چیزی حدود ۱۱۵ نیوتن‌متره، ولی بعد از نسبت دنده و گشتاور چرخ عقب، این مقدار به راحتی بالای ۱۰۰۰ نیوتن‌متر در محور عقب می‌رسه.
حالا چه اتفاقی می‌افته؟
وقتی این گشتاور به چرخ عقب وارد میشه و لاستیک با اصطکاک زیاد روی آسفالت قفل می‌کنه (ضریب اصطکاک μ ≈ ۱.۲)، این نیرو یک گشتاور بلندکننده حول نقطه تماس چرخ عقب ایجاد می‌کنه. اگر این گشتاور از گشتاور وزنی موتور که سعی داره جلو رو پایین نگه داره بیشتر باشه، چرخ جلو از زمین جدا میشه.
📐 محاسبه ساده:
فاصله محور جلو تا عقب (Wheelbase) = ۱۴۰۰ میلیمتر
مرکز جرم در حالت ایستاده حدود ۶۵۰ میلیمتر بالاتر از زمین و کمی عقب‌تر از وسط محور
گشتاور وزنی: وزن × فاصله افقی مرکز جرم از محور عقب ≈ (۱۶۰ × ۹.۸) × ۰.۷ ≈ ۱۰۹۷ نیوتن‌متر
گشتاور موتور روی محور عقب: ~ ۱۲۰۰ نیوتن‌متر
نتیجه: گشتاور موتور کمی از گشتاور وزنی بیشتره ⬅️جلو بلند میشه!
---
⚙ راه‌حل‌ها در مسابقات:
1️⃣ افزایش فاصله محور (Wheelbase)
در درگ‌ریسرها این فاصله رو تا بالای ۱۶۰۰ میلیمتر می‌برن تا مرکز جرم جلوتر بیفته و گشتاور وزنی افزایش پیدا کنه.
2️⃣ پنل‌های آیرودینامیک (Winglets)
توی MotoGP از پنل‌های کوچک کنار فیرینگ استفاده میشه که در سرعت‌های بالا نیروی رو به پایین (Downforce) ایجاد می‌کنه.
مثلاً در سرعت 300 km/h، هر باله می‌تونه حدود ۲۰–۳۰ کیلوگرم نیروی رو به پایین تولید کنه. این نیرو نه‌تنها چرخ جلو رو زمین نگه می‌داره، بلکه گشتاوری خلاف جهت گشتاور بلندکننده حول محور عقب وارد می‌کنه.
3️⃣ کنترل الکترونیکی گاز و کشش (Wheelie Control)
سیستم ECU با کم کردن توان یا بریدن لحظه‌ای جرقه، گشتاور رو کنترل می‌کنه تا تعادل بین شتاب و چسبندگی برقرار بشه.
---
🔍 پس دفعه بعدی که یک MotoGP یا درگ‌ریسر رو دیدی که جلوش نمیاد بالا، بدون پشت این داستان کلی فیزیک، آیرودینامیک و مهندسی خوابیده.
فرض کنید سوار یک موتور MotoGP مثل Honda RC213V هستید. این موتورها حدود ۱۶۰ کیلوگرم وزن دارن و توانشون به ۲۴۰ اسب‌بخار می‌رسه. گشتاور خروجی این هیولا چیزی حدود ۱۱۵ نیوتن‌متره، ولی بعد از نسبت دنده و گشتاور چرخ عقب، این مقدار به راحتی بالای ۱۰۰۰ نیوتن‌متر در محور عقب می‌رسه.
حالا چه اتفاقی می‌افته؟
وقتی این گشتاور به چرخ عقب وارد میشه و لاستیک با اصطکاک زیاد روی آسفالت قفل می‌کنه (ضریب اصطکاک μ ≈ ۱.۲)، این نیرو یک گشتاور بلندکننده حول نقطه تماس چرخ عقب ایجاد می‌کنه. اگر این گشتاور از گشتاور وزنی موتور که سعی داره جلو رو پایین نگه داره بیشتر باشه، چرخ جلو از زمین جدا میشه.
📐 محاسبه ساده:
فاصله محور جلو تا عقب (Wheelbase) = ۱۴۰۰ میلیمتر
مرکز جرم در حالت ایستاده حدود ۶۵۰ میلیمتر بالاتر از زمین و کمی عقب‌تر از وسط محور
گشتاور وزنی: وزن × فاصله افقی مرکز جرم از محور عقب ≈ (۱۶۰ × ۹.۸) × ۰.۷ ≈ ۱۰۹۷ نیوتن‌متر
گشتاور موتور روی محور عقب: ~ ۱۲۰۰ نیوتن‌متر
نتیجه: گشتاور موتور کمی از گشتاور وزنی بیشتره ⬅️جلو بلند میشه!
---
⚙ راه‌حل‌ها در مسابقات:
1️⃣ افزایش فاصله محور (Wheelbase)
در درگ‌ریسرها این فاصله رو تا بالای ۱۶۰۰ میلیمتر می‌برن تا مرکز جرم جلوتر بیفته و گشتاور وزنی افزایش پیدا کنه.
2️⃣ پنل‌های آیرودینامیک (Winglets)
توی MotoGP از پنل‌های کوچک کنار فیرینگ استفاده میشه که در سرعت‌های بالا نیروی رو به پایین (Downforce) ایجاد می‌کنه.
مثلاً در سرعت 300 km/h، هر باله می‌تونه حدود ۲۰–۳۰ کیلوگرم نیروی رو به پایین تولید کنه. این نیرو نه‌تنها چرخ جلو رو زمین نگه می‌داره، بلکه گشتاوری خلاف جهت گشتاور بلندکننده حول محور عقب وارد می‌کنه.
3️⃣ کنترل الکترونیکی گاز و کشش (Wheelie Control)
سیستم ECU با کم کردن توان یا بریدن لحظه‌ای جرقه، گشتاور رو کنترل می‌کنه تا تعادل بین شتاب و چسبندگی برقرار بشه.
---
🔍 پس دفعه بعدی که یک MotoGP یا درگ‌ریسر رو دیدی که جلوش نمیاد بالا، بدون پشت این داستان کلی فیزیک، آیرودینامیک و مهندسی خوابیده.
❤2
سه شنبه ساعت ۷
اولین جلسه انجمن(جلسه معرفی)
و کمی مطالب زمینه ای و احتمالا یک آزمایش باحال هم داریم !
در پژوهش سرای متقین
خواهشمندم از عزیزان که حضور یابند
اولین جلسه انجمن(جلسه معرفی)
و کمی مطالب زمینه ای و احتمالا یک آزمایش باحال هم داریم !
در پژوهش سرای متقین
خواهشمندم از عزیزان که حضور یابند
انجمن فیزیک برازجان pinned «سه شنبه ساعت ۷ اولین جلسه انجمن(جلسه معرفی) و کمی مطالب زمینه ای و احتمالا یک آزمایش باحال هم داریم ! در پژوهش سرای متقین خواهشمندم از عزیزان که حضور یابند»
جلسه امروز
معرفی گشتاور
مروری بر قوانین آن و مسائل ترکیبی با مرکز جرم اجسام
توضیح سیستم های ESP بر پایه آن
و اجسام با دو تکیه گاه
معرفی گشتاور
مروری بر قوانین آن و مسائل ترکیبی با مرکز جرم اجسام
توضیح سیستم های ESP بر پایه آن
و اجسام با دو تکیه گاه
انجمن فیزیک برازجان
جلسه امروز معرفی گشتاور مروری بر قوانین آن و مسائل ترکیبی با مرکز جرم اجسام توضیح سیستم های ESP بر پایه آن و اجسام با دو تکیه گاه
به همراه یک آزمایش به عنوان شگفتانه 🤩
⚡🌌 سریع‌ترین در زمین… کندترین در فضا!
در آزمایشگاه‌ها، در معادلات فیزیک، و حتی در تخیل ما، نور همیشه نقش قهرمان را بازی می‌کند.
سرعتش؟ تقریباً ۳۰۰,۰۰۰ کیلومتر در ثانیه. این یعنی در یک ثانیه می‌تواند هفت بار دور زمین بچرخد! 🚀
هیچ چیز، طبق نظریه نسبیت اینشتین، نمی‌تواند از آن جلو بزند.
اما فضا…
فضا با آرامش خاص خودش، حتی این قهرمان را هم وادار به فروتنی می‌کند.
🔸 از خورشید تا زمین: ۸ دقیقه و ۲۰ ثانیه – به نظر خیلی سریع می‌آید، نه؟
🔸 ولی از زمین تا لبه منظومه شمسی (ابر اورت): حدود ۱ سال نوری – یعنی یک سال کامل تا برسد!
🔸 و اگر بخواهد فقط از یک سمت کهکشان راه شیری تا سمت دیگر برود؟ ۱۰۰,۰۰۰ سال!
این یعنی نوری که امروز از کهکشانی دور به تلسکوپ ما می‌رسد، شاید زمانی راه افتاده که هنوز انسان روی زمین وجود نداشت. 🌌
در مقیاس ما، نور مثل تیر رهاشده از کمان است.
در مقیاس کیهان، بیشتر شبیه پر پروازکرده یک قاصدک در نسیم ملایم است… آرام، آهسته، و صبور.
و این، همان جایی است که فیزیک به ما یاد می‌دهد: سرعت، نسبی است.
چیزی که در اینجا سریع‌ترین است، در جایی دیگر فقط یک رهگذر آرام خواهد بود.
در آزمایشگاه‌ها، در معادلات فیزیک، و حتی در تخیل ما، نور همیشه نقش قهرمان را بازی می‌کند.
سرعتش؟ تقریباً ۳۰۰,۰۰۰ کیلومتر در ثانیه. این یعنی در یک ثانیه می‌تواند هفت بار دور زمین بچرخد! 🚀
هیچ چیز، طبق نظریه نسبیت اینشتین، نمی‌تواند از آن جلو بزند.
اما فضا…
فضا با آرامش خاص خودش، حتی این قهرمان را هم وادار به فروتنی می‌کند.
🔸 از خورشید تا زمین: ۸ دقیقه و ۲۰ ثانیه – به نظر خیلی سریع می‌آید، نه؟
🔸 ولی از زمین تا لبه منظومه شمسی (ابر اورت): حدود ۱ سال نوری – یعنی یک سال کامل تا برسد!
🔸 و اگر بخواهد فقط از یک سمت کهکشان راه شیری تا سمت دیگر برود؟ ۱۰۰,۰۰۰ سال!
این یعنی نوری که امروز از کهکشانی دور به تلسکوپ ما می‌رسد، شاید زمانی راه افتاده که هنوز انسان روی زمین وجود نداشت. 🌌
در مقیاس ما، نور مثل تیر رهاشده از کمان است.
در مقیاس کیهان، بیشتر شبیه پر پروازکرده یک قاصدک در نسیم ملایم است… آرام، آهسته، و صبور.
و این، همان جایی است که فیزیک به ما یاد می‌دهد: سرعت، نسبی است.
چیزی که در اینجا سریع‌ترین است، در جایی دیگر فقط یک رهگذر آرام خواهد بود.
❤1
⚡🌌 سریع‌ترین در زمین… کندترین در فضا!
در آزمایشگاه‌ها، در معادلات فیزیک، و حتی در تخیل ما، نور همیشه نقش قهرمان را بازی می‌کند.
سرعتش؟ تقریباً ۳۰۰,۰۰۰ کیلومتر در ثانیه. این یعنی در یک ثانیه می‌تواند هفت بار دور زمین بچرخد! 🚀
هیچ چیز، طبق نظریه نسبیت اینشتین، نمی‌تواند از آن جلو بزند.
اما فضا…
فضا با آرامش خاص خودش، حتی این قهرمان را هم وادار به فروتنی می‌کند.
🔸 از خورشید تا زمین: ۸ دقیقه و ۲۰ ثانیه – به نظر خیلی سریع می‌آید، نه؟
🔸 ولی از زمین تا لبه منظومه شمسی (ابر اورت): حدود ۱ سال نوری – یعنی یک سال کامل تا برسد!
🔸 و اگر بخواهد فقط از یک سمت کهکشان راه شیری تا سمت دیگر برود؟ ۱۰۰,۰۰۰ سال!
این یعنی نوری که امروز از کهکشانی دور به تلسکوپ ما می‌رسد، شاید زمانی راه افتاده که هنوز انسان روی زمین وجود نداشت. 🌌
در مقیاس ما، نور مثل تیر رهاشده از کمان است.
در مقیاس کیهان، بیشتر شبیه پر پروازکرده یک قاصدک در نسیم ملایم است… آرام، آهسته، و صبور.
و این، همان جایی است که فیزیک به ما یاد می‌دهد: سرعت، نسبی است.
چیزی که در اینجا سریع‌ترین است، در جایی دیگر فقط یک رهگذر آرام خواهد بود.
در آزمایشگاه‌ها، در معادلات فیزیک، و حتی در تخیل ما، نور همیشه نقش قهرمان را بازی می‌کند.
سرعتش؟ تقریباً ۳۰۰,۰۰۰ کیلومتر در ثانیه. این یعنی در یک ثانیه می‌تواند هفت بار دور زمین بچرخد! 🚀
هیچ چیز، طبق نظریه نسبیت اینشتین، نمی‌تواند از آن جلو بزند.
اما فضا…
فضا با آرامش خاص خودش، حتی این قهرمان را هم وادار به فروتنی می‌کند.
🔸 از خورشید تا زمین: ۸ دقیقه و ۲۰ ثانیه – به نظر خیلی سریع می‌آید، نه؟
🔸 ولی از زمین تا لبه منظومه شمسی (ابر اورت): حدود ۱ سال نوری – یعنی یک سال کامل تا برسد!
🔸 و اگر بخواهد فقط از یک سمت کهکشان راه شیری تا سمت دیگر برود؟ ۱۰۰,۰۰۰ سال!
این یعنی نوری که امروز از کهکشانی دور به تلسکوپ ما می‌رسد، شاید زمانی راه افتاده که هنوز انسان روی زمین وجود نداشت. 🌌
در مقیاس ما، نور مثل تیر رهاشده از کمان است.
در مقیاس کیهان، بیشتر شبیه پر پروازکرده یک قاصدک در نسیم ملایم است… آرام، آهسته، و صبور.
و این، همان جایی است که فیزیک به ما یاد می‌دهد: سرعت، نسبی است.
چیزی که در اینجا سریع‌ترین است، در جایی دیگر فقط یک رهگذر آرام خواهد بود.
❤1
☀️⚡🌍
وقتی طوفان خورشیدی (فوران توده‌های پلاسما و ذرات باردار) به زمین می‌رسه، ذرات پرانرژی پروتون و الکترون با سرعت‌های نزدیک به چند صد km/s حرکت می‌کنن. اگر زمین میدان مغناطیسی نداشت، این ذرات مستقیم به جو می‌خوردن و حیات نابود می‌شد.
اما "مگنتوسفر" مثل یک سپر عمل می‌کنه:
بر اساس قانون لورنتس، ذره باردار با سرعت v وقتی وارد میدان مغناطیسی B میشه، نیرویی برابر q(v × B) روش وارد میشه.
این نیرو جهت حرکت رو منحرف می‌کنه و ذره به جای برخورد مستقیم، به مسیر مارپیچی حول خطوط میدان هدایت میشه.
در قطب‌ها که خطوط میدان بازن، بخشی از ذرات وارد جو می‌شن و با مولکول‌های نیتروژن و اکسیژن برخورد می‌کنن → برانگیخته می‌شن و با برگشت به حالت پایه، نورهای سبز و قرمز شفق قطبی رو می‌سازن.
بخش اعظم ذرات یا به کمربندهای وان‌آلن به دام می‌افتن یا از کنار زمین منحرف می‌شن.
به زبان ساده: خورشید شلیک می‌کنه، اما زمین با فیزیک خالص "ضربه رو می‌پیچونه"! 🛡️
وقتی طوفان خورشیدی (فوران توده‌های پلاسما و ذرات باردار) به زمین می‌رسه، ذرات پرانرژی پروتون و الکترون با سرعت‌های نزدیک به چند صد km/s حرکت می‌کنن. اگر زمین میدان مغناطیسی نداشت، این ذرات مستقیم به جو می‌خوردن و حیات نابود می‌شد.
اما "مگنتوسفر" مثل یک سپر عمل می‌کنه:
بر اساس قانون لورنتس، ذره باردار با سرعت v وقتی وارد میدان مغناطیسی B میشه، نیرویی برابر q(v × B) روش وارد میشه.
این نیرو جهت حرکت رو منحرف می‌کنه و ذره به جای برخورد مستقیم، به مسیر مارپیچی حول خطوط میدان هدایت میشه.
در قطب‌ها که خطوط میدان بازن، بخشی از ذرات وارد جو می‌شن و با مولکول‌های نیتروژن و اکسیژن برخورد می‌کنن → برانگیخته می‌شن و با برگشت به حالت پایه، نورهای سبز و قرمز شفق قطبی رو می‌سازن.
بخش اعظم ذرات یا به کمربندهای وان‌آلن به دام می‌افتن یا از کنار زمین منحرف می‌شن.
به زبان ساده: خورشید شلیک می‌کنه، اما زمین با فیزیک خالص "ضربه رو می‌پیچونه"! 🛡️