ما هي النقاط الرئيسية في فيزياء السيارات؟

في فيزياء السيارات ، هناك أربع نقاط رئيسية تحتاج إلى معرفتها لفهم كيفية عمل سيارتك. وتشمل هذه قوة الاحتكاك ودور الجاذبية والزخم والطاقة. من خلال التعرف على هذه المفاهيم ، يمكنك تعلم كيفية جعل سيارتك تعمل بشكل أسرع ، وكيفية إيقافها بشكل أسرع ، وحتى كيفية جعلها أكثر كفاءة في استهلاك الوقود.

المصطلح

تسرد سارة روثير ، مديرة التوعية في BuyAutoInsurance.com ، بعض المصطلحات الأساسية التي من المهم معرفتها عند مناقشة فيزياء السيارات:

• الديناميكا الهوائية: هي دراسة كيفية تحرك الهواء وتفاعله مع الأشياء. إنه مهم بشكل خاص في تصميم السيارة لأنه يمكن أن يساعد في تقليل السحب ، مما يمكن أن يحسن كفاءة استهلاك الوقود.
• قوة الطرد المركزي: هذه هي القوة التي تؤثر على جسم عندما يتحرك في دائرة. إنه ما يجعل الأشياء "تطير" من عجلة دوارة.
• الاحتكاك: هذه هي القوة التي تقاوم الحركة بين سطحين متصلين ببعضهما البعض. إنه ما يجعل من الصعب انزلاق جسم ثقيل على الأرض.
• القصور الذاتي: هي خاصية الكائن الذي يقاوم التغيرات في حالته من الحركة. إنه ما يجعل السيارة تتحرك في خط مستقيم حتى لو لم تكن هناك قوى تؤثر عليه.

ما هي فيزياء السيارة؟

فيزياء السيارات هي دراسة كيفية تحرك السيارات وتفاعلها مع بيئتها. يتضمن دراسة موضوعات مثل قوانين نيوتن للحركة والديناميكا الحرارية والديناميكا الهوائية والاحتكاك. فيزياء السيارات هي فرع من فروع الهندسة التي تطبق مبادئ الفيزياء على تصميم وتحليل السيارات.

القوى الأربع لفيزياء السيارات

هناك أربع قوى تؤثر على السيارة: الوزن ، والاحتكاك ، والسحب الديناميكي الهوائي ، والدفع. تعارض القوى الثلاث الأولى حركة السيارة ويجب التغلب عليها بقوة دفع المحرك.

الوزن هو القوة الناتجة عن جاذبية السيارة. يتم صده من خلال تعليق السيارة ، مما يجعل الإطارات على اتصال بالطريق.

الاحتكاك هو القوة التي تسببها الإطارات وهي تتشبث بالطريق. إنها تعارض حركة السيارة إلى الأمام ويجب التغلب عليها من خلال عزم دوران المحرك.

السحب الديناميكي الهوائي هو القوة الناتجة عن مقاومة الرياح. إنها تعارض حركة السيارة إلى الأمام ويجب التغلب عليها بقوة المحرك.

الدفع هو القوة التي يخلقها المحرك وهو يدفع السيارة إلى الأمام. يتغلب على جميع القوى الأخرى ويحدد تسارع السيارة.

قوانين نيوتن كما تنطبق على السيارات

من أهم الأشياء التي يجب معرفتها عن فيزياء السيارات قوانين نيوتن. تحكم هذه القوانين كيفية تحرك الأشياء وتفاعلها مع بيئتها ، وهي ضرورية لفهم كيفية عمل السيارات. هنا ، سوف نلقي نظرة على كيفية تطبيق قوانين نيوتن على السيارات.

ينص قانون نيوتن الأول على أن الجسم سيبقى في حالة سكون أو في حالة حركة حتى يتم التصرف بناءً عليه بواسطة قوة خارجية. هذا يعني أن السيارة ستستمر في التحرك في خط مستقيم ما لم يجبرها شيء (مثل سيارة أخرى أو منحنى الطريق) على تغيير الاتجاه.

ينص قانون نيوتن الثاني على أن القوة تعمل على جسم بناءً على كتلته مضروبة في تسارعه. هذا ما يسمح لنا بحساب أشياء مثل مسافات الكبح وكفاءة استهلاك الوقود.

أخيرًا ، ينص قانون نيوتن الثالث على أنه لكل فعل رد فعل متساوٍ ومعاكس. هذا هو السبب في أن السيارة تنتج عادمًا عندما تتسارع - يدفع المحرك الغازات خارج الجزء الخلفي من السيارة ، وهذه الغازات تدفع السيارة إلى الأمام بدورها.

احتكاك

الاحتكاك هو أحد النقاط الرئيسية في فيزياء السيارات. الاحتكاك هو القوة التي تعارض حركة جسمين ينزلقان ضد بعضهما البعض. يعتمد مقدار الاحتكاك بين جسمين على المادة المصنوعة منها وخشونة سطح الجسم.

قوة الطرد المركزي

إحدى النقاط الرئيسية في فيزياء السيارات هي قوة الطرد المركزي. هذه هي القوة التي تجعل الجسم يتحرك في دائرة. أثناء القيادة ، تقاتل سيارتك باستمرار هذه القوة ، ولهذا السبب عليك إبقاء يديك على عجلة القيادة في جميع الأوقات. إذا رفعت يديك عن عجلة القيادة ، ستنحرف السيارة عن مسارها وربما تتعطل.

نقطة أخرى مهمة يجب تذكرها حول قوة الطرد المركزي هي أنها تزيد مع السرعة. هذا يعني أنه كلما زادت سرعة قيادتك ، زادت القوة التي يتعين عليك مواجهتها. لهذا السبب من المهم جدًا توخي الحذر عند القيادة بسرعة وأن تكون دائمًا على دراية بمحيطك.

إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد عن فيزياء السيارات ، أو إذا كنت ترغب فقط في تحسين معرفتك ، فهناك الكثير من الموارد المتاحة. يمكنك العثور على كتب ومقالات وحتى مقاطع فيديو حول هذا الموضوع. فقط تأكد من قيامك بأبحاثك قبل الجلوس خلف عجلة القيادة حتى تكون آمنًا قدر الإمكان.

الديناميكا الهوائية

الديناميكا الهوائية هي دراسة كيفية تحرك الهواء حول الأشياء وتأثيرها. في سياق فيزياء السيارات ، تهتم الديناميكا الهوائية بكيفية تأثير شكل جسم السيارة على أدائها. النقطة الأساسية التي يجب تذكرها هي أن الخصائص الديناميكية الهوائية للسيارة لا تتعلق فقط بجعلها تبدو جيدة ؛ كما أنها تلعب دورًا مهمًا في تحديد مدى جودة تعامل السيارة ومدى كفاءة استخدامها للوقود.

أحد الجوانب المهمة للديناميكا الهوائية هو السحب. السحب هو القوة التي تعارض حركة السيارة في الهواء. يعتمد مقدار السحب على شكل السيارة وحجمها ومساحتها. ينتج عن الشكل الانسيابي سحب أقل من الشكل الصندوقي.

جانب آخر مهم للديناميكا الهوائية هو القوة السفلية. القوة السفلية هي القوة التي تدفع إطارات السيارة لأسفل ، مما يجعلها على اتصال بالطريق. هذا مهم بشكل خاص عند السرعات العالية ، عندما يتسبب وزن السيارة في رفعها عن الأرض. يمكن إنشاء القوة السفلية بعدة طرق ، ولكن إحدى الطرق الشائعة هي استخدام المفسدين أو الأجنحة على الجزء الخلفي من السيارة.

ينفق مصنعو السيارات الكثير من الوقت والمال في تطوير طرق جديدة لتحسين الخصائص الديناميكية الهوائية لسياراتهم. كل هذا جزء من المهمة

نقل الوزن

كما نعلم جميعًا ، فإن قوانين نيوتن للحركة هي أساس فيزياء السيارات. ينص القانون الأول على أن الجسم المتحرك سيظل في حالة حركة ما لم يتم التصرف بناءً عليه من قبل قوة خارجية. ينص القانون الثاني على أن القوة المطلوبة لتحريك جسم ما تتناسب مع كتلة الجسم. ينص القانون الثالث على أنه لكل فعل رد فعل متساوٍ ومعاكس.

تدخل كل هذه القوانين حيز التنفيذ عند مناقشة نقل الوزن. عندما تنعطف السيارة ، تؤثر قوة الطرد المركزي الناتجة عن الانعطاف على وزن السيارة ، مما يؤدي إلى تحولها إلى خارج المنعطف. يؤدي تغيير الوزن هذا إلى فقد إطارات السيارة ملامستها لسطح الطريق ، مما يقلل من قوة الجر ويمكن أن يؤدي إلى فقدان السيطرة.

يعتبر نقل الوزن أيضًا عاملاً في التسارع والكبح. عندما تتسارع السيارة ، يتحول وزن السيارة إلى الخلف ، مما يزيد من قوة الجر على الإطارات الخلفية ويساعد السيارة على التسارع. بالمقابل ، عندما تفرمل السيارة ، يتحول وزن السيارة إلى الأمام ، مما يزيد من قوة الجر على الإطارات الأمامية ويساعد السيارة على التوقف؟

يعد نقل الوزن مفهومًا مهمًا يجب فهمه عند قيادة السيارة. من خلال فهم كيفية عمل نقل الوزن ، يمكنك القيادة بأمان أكبر

استنتاج

فيزياء السيارات موضوع معقد ومثير للاهتمام ، مع الكثير من المتغيرات التي يجب مراعاتها. في هذه المقالة ، قمنا بتغطية النقاط الرئيسية في فيزياء السيارات ، من كيفية تحرك السيارات إلى كيفية تفاعلها مع محيطها. نأمل أن يكون هذا قد أعطاك فهمًا أفضل للموضوع وأن تكون قادرًا على تطبيق هذه المفاهيم في المرة القادمة التي تكون فيها خلف عجلة القيادة.