Araçlarda tork ve beygir gücü neyi ifade eder

Merhaba arkadaşlar, ne nedir’in bugünkü bölümünde tork ve beygir nedir, hangisi ne işe yarar, hangisi daha önemlidir bunlardan bahsedeceğim. Normalde bir arabaya baktığınız zaman özelliklerine ya da forumlara girdiğiniz zaman falan hep işte şu kadar beygir şu kadar tork vardır.

Forumlarda sürekli kavga eden, tork önemli değildir, beygir önemli gibi tartışmalar var. O yüzden bu videoda bunları açıklamak istedim. Aynı zamanda bizde videolarımızda çok sık kullanıyoruz bu kavramları, neyin ne olduğunu anlatmak istedim. Ama bu sefer biraz daha farklı olarak tahtaya yazdım hepsini.

Çünkü bu biraz daha farklı bir konu olduğu için temellerinden başlayıp iyi anlamak gerekiyor o yüzden tahta üzerinden gideceğiz. Tork ve beygirin ne olduğunu, ne işe yaradığını, hangisinin önemli olduğunu kavramadan önce bazı temel bilgileri bilmekte ihtiyaç var. Bu da özellikle işin tanımı, gücün tanımı nedir bunlar. Enerji değişimi nedir gibi soruları cevaplamak gerekiyor. O yüzden en temelden başlayacağız.

Öncelikle tahtamıza geçelim işin tanımıyla başlayalım. İş dediğimiz şey, w=f.x formülüyle gösterilir. Yani kuvvet çarpı yoldur. Bu böyle formül olarak pek bir anlam ifade etmiyor. O yüzden bir örnek üzerinden gidelim. Şimdi iki tane arkadaşımız olsun, bir tanesi kaslı bir arkadaş, öteki ise biraz daha ince ve çelimsiz diyelim burada da on tane damacanamız olsun. Ve bu damacanaları evin ikinci katına ikisi de taşıyacak olsun.

Biri on diğeri de on damacana taşıyacak, kaslı olan tek seferde iki damacanayı alıp götürebiliyor. Ama ince olan tek seferde, tek damacana taşıyabiliyor. İkisi de on tane damacanayı ikinci kata çıkarttığında ikisi de aynı kuvveti aynı yol boyunca yaptığı için aynı işi yapmış oluyorlar.

Arkasından geçeceğimiz kavramsa güç yani hep işte arabalarda şu kadar beygir dediğimiz şey aslında güç kavramıdır. Güç dediğimi şeyde bir işin ne kadar zamanda yapıldığını gösterir. Aynı işi daha kısa süre içerisinde yaparsanız daha güçlü olursunuz.

Bunu da formülize ettiğimiz zamanda p yani güç eşittir w/t yani iş bölü zaman burada işimiz f çarpı x olduğu için bunu yerine koyarsak f çarpı x olacaktır. X bölü t dediğimiz şeyse yani yol bölü zamanda hıza eşittir.

Kısaca güç eşittir kuvvet çarpı hız olacaktır. Güç kavramını da yine örneğimizdeki iki arkadaştan anlatacak olursak. Kaslı olan biraz daha yavaş iki damacanayı alabiliyor ama yukarıya tek seferde çıkması iki dakika sürüyor olsa. İnce olansa biraz daha çevik bir arkadaş, bir tane damacanayı kaldırabiliyor olmasına rağmen bir dakika içerisinde yukarı çıkartabiliyor olsun.

Bu da demek oluyor ki on damacanayı taşımaları ikisinin de on dakika sürecek. Hangisi daha güçlü diye baktığımız zaman, güç kavramı burada kullanırsak ikisinin de yaptığı iş aynı, on damacanayı yukarı çıkartıyorlar aynı yüksekliğe çıkartıyorlar yaptıkları zamansa ikisinin de onar dakika. Yani ikisi de aynı güçte demek oluyor bu ama işi yapma şekilleri farklı. Biri daha az kuvvetli daha hızlı bir biçimde yapıyor, ötekisi ise daha fazla kuvvet uyguluyor ama daha yavaş bir biçimde yapıyor. İlerleyen dakikalarda bu arkadaşların yaptığı işi arabalarla ve motorlarla ilişkilendireceğiz.

Ama bunu yapmadan önce döner sistemleri de anlamak gerekiyor. Çünkü tekerler dönüyor, şaftlar dönüyor, arabamızda motor bir şaftı döndürüyor. O yüzden döner sistem buradaki düzlemselden biraz daha farklı. Ama temelde mantık aynı. Öncelikle kuvvetin döndürme etkisine bakmamız gerekiyor burada. Bu bir çubuğumuz olsun buradaki nesneyi döndürmeye çalışıyor olalım. Bu kapı kolunu düşünebilirsiniz ya da işte arabanızda lastik sökeceksinizdir, bijon anahtarını sokup çevireceksiniz onu düşünebilirsiniz.

Burada önemli olan sabit bir noktadaki şeyi bir kol yardımı ile çevirmek. Burada kuvvet uyguladığınız zaman moment dediğimiz kavram ortaya çıkıyor yani kuvvettin döndürmeye olan etkisi. Bu da kuvvetin merkeze dik uzaklığı ile çarpımına eşit oluyor yani şu demek siz bir kapı kolunu açacaksınız ya da işte bijon sökeceksiniz ne kadar uzaktan kuvvet uygularsınız o kadar rahat açılacaktır. Kapı koluna basarken daha uzaktan basarsanız daha rahat bir biçimde açılacaktır. Uyguladığımız kuvvet aynı, ama kuvvet kolunu uzattığınız için daha fazla bir döndürme etkisi yaratacaksınız.

Tork dediğimiz şey ise aslında moment ile aynı. Kuvvetin döndürme etkisini tanımlıyor ama bir şaft gibi tekerlek gibi dönerli sistemler için kullanılıyor. Burada bir tekerlek olduğunu varsayarsak ya da şaft da olabilir yani yuvarlık dönen bir şeyi düşünürsek. Burada tekerleğin dışından uygulanan kuvvetle bu çemberin yarıçapını çarptığınız zaman torku elde etmiş oluyorsunuz.

Yani buradakinin aynısı aslında, merkezle ona dik olan kuvvetin uzaklığını çarpıyorsunuz. Döner sistemlerde gücü tanımlarken, yine aslında aynı kuvvet çarpı hız ama burada döner sistem olduğu için burada torku kullanıyoruz. Yani döndürme etkisini kullanıyoruz. Çarpı açısal hız, açısal hız dediğimizde aslında devir. Yani motorun 3000-4000 devir çeviriyor dediğimiz şey oradaki açısal hız oluyor aslında. Burada hepsini toparlayıp, birbiriyle ilişkilendirip arabalarımıza baktığımız zaman, arabamızı götürmek için ilerletmek için bir kuvvete ihtiyacımız var. Bu kuvvette lastikten yere aktarılan kuvvet.

Yani motordaki tork götürmez aslında arabayı, lastikten yere uygulanan kuvvet götürür ve bu ikisini ilişkilendirmemiz gerekir. Genel olarak arabamızın hızlanmasına baktığımızda f eşittir m a formülü vardır. Bu da şunu gösterir ivme yani arabanın nasıl hızlanacağı, kütlesiyle çarpıldığı zaman uygulanması gereken kuvveti gösterir.

Yani siz tekerleklerden yere ne kadar kuvvet uygulayabilirseniz, o kadar yüksek bir ivme kazanırsınız. Burada az önce yukarıdaki tork kavramımızı kullanırsak da, yani t eşittir f çarpı r demiştik yani kuvvet çarpı yarıçap, bunu yerine yazarsak tork eşittir m yani kütle çarpı a yani ivme çarpı lastiğin yarıçapını çarparsak tekerlekteki torku bulmuş oluyoruz. Bu formül  aslında torkun ne işe yaradığını oldukça net anlatan bir formül haline geliyor bu şekilde.

Kütlemiz arabamız için sabit, bunu değiştiremeyiz. Tekerlek yarıçapı da sabit bunu da değiştirmeniz mümkün değil. Bu da şu anlama geliyor, torku ne kadar yükseltirseniz ivmeniz o kadar fazla olacaktır. Ama burada bahsettiğimiz şey tekerlek üstündeki tork, sizin motorda ne kadar ürettiğinizden ziyade tekerleğe nasıl aktardığınız önemli.

Bir de beygir kavramının ne olduğundan bahsedeyim. Beygir dediğim gibi aslında bir güç, sadece beygir bunun birimi. Yine torkun açısal hızla yani devirlerin çarpılmasıyla bulunuyor. Buradaki 7120 sayısı birimlerin birbirine çevirmek için torkun Newton metre cinsinden aldığınız zaman ve o torkun verildiği değeri çarpıp 7120’ye bölerseniz o devir için beygir gücünü bulmuş olursunuz. Bunu da yine özellikle belirtiyorum çünkü çoğu arkadaş aşağıya şey diyecek, ya benim arabanın 250nm torku var 6000 devir çeviriyor, çarptım böldüm maksimum beygiri tutmadı diyecek. Bu öyle değil her devir için o torkun verildiği devirle çarpıp 7120’yi bulduğumuz zaman o devirdeki beygiri yani gücü bulmuş olursunuz.

Bu da çok temel bir grafiğe baktığımız zaman bu aşağıdan yukarı doğru giden beygir olacak, daha düz çizgi olan tork olacak. Tork sabit olsa bile devirle çarpıldığı için beygir artacaktır ya da torkun düşüşü devir artışından daha azsa tork düşmesine rağmen beygir artabilir. Çünkü ikisininin çarpımıyla oluyor, bütün bu temel kavramları anladıktan sonra hala dayandıysanız eğer işin özetine geleceğim. Beygir gücü ya da güç dediğimiz kavramsa şuradaki f çarpı v’den düşünürsek, uygulanan karşı kuvvete ne kadar hıza çıkabileceğini gösterir. Buradaki kuvvet dediğimiz şey arabalarınız için ise işte rüzgarla gelen rüzgar sürtünme kuvveti, onun yanında yerden gelen sürtünme etkileri bütün bunları düşündüğümüz zaman bu kuvvetlere ne kadar hızda karşı gelebileceğini gösteriyor güç. Torksa dediğim gibi hızlanmayı anlatan bir kavram.

Ama burada işin içine şanzıman ve dişli oranları giriyor. Demiştik ki güç torkla devirin çarpımıdır. Burada mesela aynı hızda gitmek için üretmeniz gereken güç, beygir gücü sabittir. 100’le gidiyorsunuz dümdüz bir yolda bunun beşinci viteste altı viteste 2000 devirde de yapabilirsiniz ya da üçüncü viteste 5000’de de yapabilirsiniz. Burada açısal hızı değiştiriyorsunuz yani deviri değiştiriyorsunuz. Aynı zaman da tekerleğe iletilen torku değiştirmiş oluyorsunuz dişli oranlarından dolayı. O yüzden torku anlatırken özellikle lastikteki diye belirtiyorum. Çünkü şanzımanla birlikte diferansiyeldeki dişli oranıyla birlikte motordaki torku lastiğe katlayarak aktarabiliyorsunuz.

Bir önceki tesla videomuzda doğa can anlatmıştı işte yere 10000nm tork iletiliyor ama bu motordaki değil, çok standart yoldaki arabalar için bile konuşacak olursak motorda üretilen torkun birinci viteste yaklaşık 12-13-14 katı civarı bir tork yere aktarılır. Ve düşük devirlerde daha fazla tork yere aktardığımız için lastikten hızlanmanız daha fazla olur.

Ama yüksek hızlara çıkmak içinse, daha yüksek viteslere ihtiyacınız vardır. Bu da buradaki güç kavramının tork ve devirle değişmesinden geliyor. Yani burada torklu araba doğrudan daha iyi hızlanır diyemeyiz, çünkü dişli oranlarına bakmak gerekiyor. Bütün hepsini özetleyecek olursak iki tane birbirinin aynısı araba düşünelim dişli oranları ve vites oranları aynı olsun. Daha yüksek tork üreten motorlu araba daha iyi hızlanacaktır. İşte yokuş gibi yerlerde daha iyi hızlanacaktır. Oralarda çekişi daha iyi olacaktır. Yüksek beygirli olanınsa şuradaki hız kavramından ötürü daha yüksek hızlara çıkabilecektir. Maksimum yani maksimum hızı yüksek beygirli olanın daha fazla olacaktır. En baştaki örneğimize gelirsek yani daha kaslı ama daha yavaş, ince ama hızlı arkadaşı karşılaştıracak olursak bunların biri dizel motor ince olanıysa benzinli motor gibi düşünebilirsiniz. Benzinliler daha yüksek devir çevirir ama dizellere göre nispeten az bir torku vardır özellikle atmosferiklerde.

Dizellerse daha az devir çevirir ama daha fazla tork üretir. Ürettikleri beygir gücü aynı olabilir, içinde 100 beygir olabilir bu da demektir ki ikisininde son hızı aynı olacaktır aynı arabalar olduğunu düşünürsek. Ama bu son hıza çıkma şekilleri farklı olacaktır, bu videoluk bu kadardı arkadaşlar. Videoyu izledikten beğenmeyi, paylaşmayı ve kanalımıza abone olmayı lütfen ihmal etmeyin. Bu konuyla ilgili veya anlatmamız istediğiniz diğer şeylerle ilgili yorumlarınıza da aşağıya bırakabilirsiniz. Bir sonraki video da görüşmek üzere, şimdilik  hoşça kalın.

Sosyal Medyada Paylaş Facebook Twitter Google+

Etiketler: , ,
Eklenme Tarihi: 10 Mayıs 2018

Facebook Yorumları

Konu hakkında yorumunuzu yazın