ما هو عزم الدوران؟ (وبينما نحن في ذلك، ما هو حصانا؟)

سواء كنت تقرأ عن سيارات البيك أب ذات الثماني أسطوانات أو سيارات السيدان الكهربائية، فإن مفهوم عزم الدوران يعد أمرًا بالغ الأهمية لفهم قدرات السيارة. غالبًا ما يأخذ عزم الدوران المقعد الخلفي للحصان عندما يتعلق الأمر بمقاييس الأداء، ولكنه يمكن أن يخبرك كثيرًا عن شعور السيارة في العالم الحقيقي. إذن ما هو ولماذا يهم؟ دعونا نتعمق.

عزم الدوران

ببساطة، عزم الدوران هو قياس القوة المستخدمة لتدوير شيء ما. عندما تقوم بإدارة مقبض أو مفك براغي، فإنك تستخدم عزم الدوران. من المحتمل أن يقوم مدرس الفيزياء النموذجي الخاص بك بتوضيح المفهوم باستخدام نوع من الرافعة البسيطة، ولكن هذا هو الحال مدونة تلقائية، وليس مدرسة ويست كريستفيلد الثانوية، لذا سنلتزم بأمثلة المركبات. أفضل طريقة لتصور عزم الدوران بسهولة ليست من خلال مكونات المحرك، ولكن من خلال شيء أقرب قليلاً إلى السيارة: مفتاح الربط.

عزم الدوران هو قياس مقدار القوة المطبقة على مسافة معينة. ولهذا السبب يتم التعبير عن عزم دوران محرك السيارة بالجنيه-القدم؛ أنت تطبق قوة (بالجنيه) على مسافة (بالقدم). هذا هو نفس الشيء الذي تفعله بالضبط عندما تقوم بإلصاق مفتاح ربط على صمولة ثم تقوم بتحريكه. مفتاح الربط لا يجعلك أقوى؛ إنه يضاعف العمل الذي كنت تقوم به بالفعل.

اقرأ المزيد: لماذا تحتوي العديد من السيارات على محركات توربو سعة 2.0 لتر؟ نظرة فاحصة

لنفترض أنك حصلت على إطار مثقوب. تتكون مجموعة أدوات الطوارئ الخاصة بك من إطار احتياطي (منفوخ بشكل صحيح) ومقبس ومفتاح ربط بمقبض مقاس 12 بوصة. تقوم بمحاذاة الرافعة عند النقطة المناسبة وتكون جاهزًا لفك صواميل العروة قبل أن تضع العجلة في الهواء، ولكن عندما تقوم بإلصاق مفتاح العروة وسحبه بشكل جيد وحازم، لا يحدث شيء. اه أوه. لا يكفي عزم الدوران.

وبما أننا نعرف ما هو عزم الدوران، فربما يمكننا التوصل إلى حل. هناك مكونان فقط لهذه المسألة الرياضية الرائعة: القوة والمسافة. إذا جعلنا واحدة أكبر، فسنحصل على المزيد من عزم الدوران. هذا يعني أننا إما بحاجة إلى شخص أقوى لشد مفتاح الربط، أو نحتاج إلى شخص بمقبض أطول.

نظرًا لأنك لا تزال لا تتحدث إلى دواين جونسون (إنه يعرف ما فعله)، فإن أفضل خيار لك هو مفتاح الربط الأكبر. ولكن ما لم تقم بدهس مسمار الماكينة هذا في ساحة انتظار سيارات متجر قطع غيار السيارات، فمن المحتمل أنك لن تتمكن من تحقيق ذلك. لكن إذا كنت محظوظًا، فربما يكون لديك أنبوب طويل يمكنك تمريره فوق مقبض مفتاح الربط لجعله أطول. نظرًا لأن مقبض مفتاح الربط الخاص بك يبلغ طوله قدمًا، فإن الحساب هنا سهل: أنبوب بطول قدمين سيعطيك ضعف عزم الدوران. ثلاثة أقدام؟ ثلاث مرات. وما إلى ذلك وما إلى ذلك.

قوة حصان

الآن بعد أن فهمت عزم الدوران، أصبح فهم الفرق بينه وبين القدرة الحصانية أسهل بكثير. عزم الدوران هو أمر بسيط جدًا “هل يمكن القيام به؟” معادلة. أنت بحاجة إلى تحريك شيء يتطلب قوة X ولديك رطل قدم Y لتطبيقه. إذا كانت Y أكبر من أو تساوي X، فيمكنك نقلها. تم حل المشكلة. رياضيات بسيطة.

القدرة الحصانية هي أيضًا مسألة حسابية، وإن كانت أكثر تعقيدًا بعض الشيء. ذلك لأن القدرة الحصانية تهتم بـ معدل الذي تنجز فيه العمل، وليس فقط ما إذا كان بإمكانك إنجازه. إذا كان عزم الدوران هو الجواب على “هل يمكن القيام بذلك؟” إذًا فإن القدرة الحصانية هي الإجابة على السؤال “ما مدى السرعة التي يمكنك القيام بها؟”

اقرأ المزيد: كيف تتطابق المركبات الجديدة اليوم مع تصنيفات EPA MPG الخاصة بها؟

لحساب القدرة الحصانية، عليك ضرب عزم الدوران (بالرطل/القدم) في السرعة (بالدورة في الدقيقة، في حالة السيارة) وتقسيم الإجمالي على 5,252. لماذا 5252؟ لأنه ثابت رياضي، كما في “لماذا تطرح علينا باستمرار أسئلة لا نشعر بالرغبة في الإجابة عليها؟”

دعونا نعيد النظر في سيناريو الإطارات المسطحة. ماذا يحدث إذا لم يكن لديك شيء لجعل مقبض مفتاح الربط أطول؟ قد تتمكن من إيجاد طرق أخرى لتطبيق القوة على نهاية المقبض. كأن يضربها بمطرقة مثلاً.

مثل مفتاح الربط، فإن المطرقة نفسها لا تجعلك أقوى في الواقع، ولكنها تسمح لك بتطبيق قوة لحظية بشكل أكثر كفاءة على نهاية مقبض مفتاح الربط. ولكن ضربة واحدة قد لا تكون كافية. قد تضطر إلى الضغط عليه مرارًا وتكرارًا لفك الجوز بدرجة كافية حتى تتمكن من استخدام مفتاح الربط لإنهاء المهمة.

اقرأ المزيد: أقوى سيارات الدفع الرباعي في أمريكا لعام 2022

لم تطبق إستراتيجية المطرقة الخاصة بك قدرًا كبيرًا من عزم الدوران كما لو كنت تستخدم مفتاح ربط أطول، لذلك استغرق الأمر وقتًا أطول قليلاً. لقد انخفض معدل إنجازك للعمل، ولكنك أنجزته في النهاية. هذا هو نفس الفرضية الأساسية وراء مسدس التأثير المحمول باليد. أنت تقدم دفعات سريعة وقوية من عزم الدوران مرارًا وتكرارًا لتطبيق الرافعة المالية بشكل متزايد.

إذا كان لديك مسدس تصادم كبير بما فيه الكفاية، فيمكنك استخدامه لتشغيل العمود المرفقي في سيارتك وتحريكه على الطريق، ولكن حتى المسدس الافتراضي لن يكون قادرًا على تحريك سيارة تزن عدة آلاف من الجنيهات سريع جدا. بعبارة أخرى، لديها عزم الدوران اللازم لإنجاز المهمة، لكنها تفتقر إلى القدرة الحصانية اللازمة لتحقيق ذلك بسرعة.

في الأساس، هذه هي الطريقة التي يعمل بها محرك الاحتراق الداخلي، فقط لديك مفاتيح ربط متعددة (قضبان التوصيل) تطبق عزم الدوران على الصامولة (العمود المرفقي) آلاف المرات في الدقيقة. ولأخذ هذا التشبيه أبعد من ذلك، يصبح العمود المرفقي بدوره (عذرًا) مفتاح ربط عملاقًا تستخدمه لتدوير دولاب الموازنة.

اقرأ المزيد: ما هو CVT؟

دولاب الموازنة هو المكان الذي يتم فيه قياس عزم دوران المحرك. كل جزء من مجموعة نقل الحركة الخاصة بك أسفل العمود المرفقي هو مجرد مفتاح ربط آخر يدير مكونًا آخر، وباستخدام هذا التشبيه، فإن ناقل الحركة الخاص بك هو في الأساس صندوق من مفاتيح الربط ذات الأحجام المختلفة، مما يسمح لك باختيار أفضل مفتاح للمهمة التي تحاول القيام بها – ومن هنا مزايا الأتمتة الحديثة ذات 10 سرعات.

إذن أيهما أفضل؟

هناك مقولة في السباق: لكي تنتهي أولاً، عليك أن تنتهي أولاً. عزم الدوران هو “هل يمكن القيام به؟” هذا الرقم، لذلك فمن المنطقي أن هذا هو القياس الأكثر أهمية لإمكانات المحرك. ولكن إذا كنت في سباق – سواء كان ذلك من عجلة إلى عجلة أو ضد عقارب الساعة – “ما مدى السرعة؟” هو سؤال ذو صلة بشكل لا يصدق. لا عزم الدوران ولا القدرة الحصانية تحكي القصة بأكملها. لا تنظر إلى أبعد من سيارة جيب رانجلر روبيكون 392 للحصول على توضيح مثالي لحقيقة أن هناك العديد من العوامل المؤثرة، مثل اختيار الإطارات، والديناميكا الهوائية، وتصميم التعليق، والتروس (يمكن القول الأكثر أهمية). ولكن هذا موضوع لوقت آخر.

الفيديو ذات الصلة: