موازنة الإطارات
المؤلف:
جيرل ووكر
المصدر:
سيرك الفيزياء الطائر
الجزء والصفحة:
ص231
2025-08-10
448
عند وضع إطار جديد حول عجلة ما، يجب «موازنته»، وهو إجراء يتم فيه ربط ثقل صغير، وهو كتلة من الرصاص، إلى حافة الإطار. إذا لم يكن الإطار متوازنًا، فلن يتدحرج الثقل بسلاسة وإنما سيهتز أو يرتطم بإطار التثبيت. تُعزى كلتا المشكلتين إلى حقيقة أن كتلة العجلة لا تنتشر بالتساوي حول المركز ، كما لو أن العجلة لها كتلة إضافية عند موضع ما بداخلها. وعندما تتوازن العجلة، فإن كتلة الرصاص توازن الكتلة الإضافية، وبعد ذلك تسير العجلة على نحو أكثر سلاسة.
إحدى الطرق لموازنة العجلة هي أن تضعها على حامل طاولة مائل مزود بميزان الاستواء يكون الحامل والعجلة أشبة بأرجوحة التوازن الموجودة في ملعب الأطفال حيث تُسبب الكتلة الإضافية ميلا نحو اتجاه واحد. ستضع كتلة من الرصاص على الجانب المقابل من الميل ثم تُوازن الثقل باستخدام قواطع إلى أن يستوي الحامل، وهو ما سيدلُّ عليه ميزان الاستواء وهذه التقنية يُطلق عليها «التوازن الاستاتيكي».
أما في التوازن الديناميكي»، فالعجلة تدور أفقيًا حول مركزها.
تتسبب الكتلة الإضافية على جانب واحد في جعل العجلة تترنح ولكن عند إضافة ثقل إلى الإطار وتشذيبه على نحو ملائم يختفي الترنح.
هل تقنيتا التوازن متماثلتان؟ بعبارة أخرى، هل كلتا التقنيتين تمنعان الاهتزاز والاصطدام ؟
الجواب: تقنيتا التوازن غير متماثلتين؛ فالتوازن الاستاتيكي يُقلل الاصطدام، في حين التوازن الديناميكي يُقلّل الاهتزاز. وعلى الرغم من أن الثقل قد تنتهي به الحال في الموضع نفسه، فإنه سيتشذب بأحجام مختلفة في التقنيتين لكي ترى الاختلاف، تأمل أولا التوازن الاستاتيكي في وضعية أرجوحة التوازن. يخلق الوزن الإضافي عند أحد جانبي العجلة عزم دوران يحاول أن يُدير العجلة في اتجاه واحد حول مركزها. ويتوقف حجم عزم الدوران على حجم الكتلة الإضافية وعلى المسافة الأفقية بين المركز. وتخلق الكتلة عزم دوران في الاتجاه المعاكس. ونظرًا لأنه لا بد أن الفاصلة يكون عزم الدوران واقعا على إطار تثبيت العجلة، فإنَّ المسافة الفاصلة بين المركز تكون ثابتة. هكذا، لكي تُوازن عزمي الدوران، تبدأ بكتلة رصاص ثم تُشذِّبها حتى يتناسب عزم دورانها مع عزم الدوران الآخر. وعندما تُرَكَّب العجلة في السيارة، فإنها لن تصطدم بإطار التثبيت الخاص بها. ويتوقف الاهتزاز على العُمق الذي تقبع عنده الكتلة الإضافية داخل العجلة. مرة أخرى تأمل العجلة حين تكون في وضع أفقي، فإذا كان لها أن تدور بسلاسة، فلا بد أن تدور حول المحور الرأسي المار عبر مركزها ورغم ذلك، فالكتلة الإضافية المدفونة داخل العجلة تجعلها تدور حول المحور المائل بعيدًا عن الخط الرأسي؛ ومن ثم تهتز العجلة. ومن أجل تعديل محور التدوير، تُرْبَط كتلة إضافية في موضع ما على حافة الإطار كما كان في السابق، ولكنها الآن لا بد أن تكون ذات حجم مختلف، وربما يختلف موضعها أيضًا. وعلى الرغم من أن ذلك الإجراء يُقلّل الاهتزاز، فإنه لم يعد يُوازن عزمي الدَّوَران المتأرجحين، ولا يزال يُوجد قدر من الاصطدام. ونظرًا لأن الاصطدام المتبقي يكون صغيرًا عادةً، يُعتبر التوازن الديناميكي هو التقنية الأفضل من بين تقنيتي التوازن.
الاكثر قراءة في الميكانيك
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة
