שאלה על פסיעה משתנה

שאלה על פסיעה משתנה

בוקר טוב לכולם, בשעור האחרון שלי (על מטוס Arrow) נשאלתי מדוע במד הסל"ד יש קשת אדומה בין 2000 ל2200 סיבובים. חיפשתי בPOH שלו ומצאתי רק איזכור לעובדה שאסור להפעיל את המנוע בסל"ד נמוך מ2300 לאורך זמן בלי ממש הסבר מדוע זה קורה. יש למישהו תשובה בשבילי? ערן
 
סל"ד אסור

במספר דגמי מנועים של לייקומינג אליהם מחוברים מדחפים מסוג CS (פסיעה משתנה - בעברית) ישנה הגבלת RPM. המדובר בקומבינציה של מנועים/מדחפים אשר בסל"ד מסויים עלולים להכנס לתהודה מכנית העלולה לגרום מאמצים ואפילו שבר לגל ההנעה של המנוע. לכן קיימת ההגבלה בתחום סל"ד מסויים ולאו דווקא במכסימום. אפשר להכנס לאתר של Harzel (יצרני מדחפים) ולקבל את הפרטים הנ"ל. אריאל אריאלי.
 
אני לא בטוח שאתה צודק אריאל

תהודה מכנית עצמית זה משהו שדומה לגיטרה , כאשר האורך של החלק הוא בדיוק שווה ל אורך הגל כפול משתנה מסויים,ואז יש תהודה מכנית עצמית. פה מדובר על התאבכות בונה של גל המועבר בין חלקים שונים הנעים במחזוריות שונה , לא קואוהרנטית. פה נוצר מצב שבו אם סך כל ההתאבכות הבונה עולה על המאמץ המותר למספר מחזורים מסויים , מתחילה להווצר דפורמציה פלסטית ומפה לכשל מערכתי כולל זה רק עניין של זמן.
 
רציתי להגיד משהוא על...

רציתי להגיד משהוא על סטודנטים מהטכניון אבל אז נזכרתי שאני אחד מהם.... אריאל, נראה לי שהסתבכת...
 

ramiby

New member
ראובן - הערה קטנה

מדובר כנראה על התאבכות כתוצאה מגלים קוהרנטיים ולא כפי שכתבת. אם ההתאבכות אכן הייתה לא קוהרנטית אזי התאבכות בונה ברמה מסוכנת הייתה נוצרת באופן אקראי ונעלמת מייד ושוב מופיעה במקום אחר לאורך הציר ובכך לא מסכנת את שלמותו.
 
חברה, חברה. רגע רגע...

על איזו התאבכות אתם מדברים במתכות? ממתי יש התאבכות במוצקים? במוט מתכת יש תנודה עצמית הנוצרת בתדירות התהודה העצמית (ראה קולן של מנצח מקהלה) והוא אינו מיתר! התאבכות נוצרת בתופעה גלית המתפשטת בתווך נושא (כמו למשל, "גלי קול" באויר) אך לא המוט מתכת. כאשר מדובר על מדחף המחובר לציר המנוע, בסל"ד מסויים, המערכת נכנסת לרעידות בתדירות התהודה העצמית שבה כמות האנרגיה הדרושה להחזקת התנודה מינימאלית ולכן, עקב העובדה כי המנוע ממשיך לספק אנרגיה, התנודה הולכת וגדלה עד אשר ציר המנוע לא יעמוד בה ויישבר. פיזיקה היא דבר יפה אבל לא צריך לנתח כל דבר במונחים פיזיקאליים מסובכים. לפעמים הדברים הרבה יותר פשוטים.... אריאל
 
אני שוב לא הכי בטוח שאתה צודק :

ראשית התופעה הגלית קיימת גם קיימת במוט מתכת , בעצם בכל תווך למעט היעדר תווך (ריק) וגם שם יש תנודה גלית מסוג יחיד ,אלקטרו-מגנטי אבל דווקא יותר בסממנים החלקיקיים שלו...ארז : לטיפולך. ככה למעשה מועבר רעש דרך קירות וכדומה. בקיצור : גם מוט מתכת הוא תווך. יש בו תנודות , לחיצות ומתיחות ומאמצים מחזוריים. לחלק מתכתי יש תווך הנקרא התחום האלסטי , שעד אליו , הוא עדיין שומר על צורתו,וחוזר אליה בשכך המאמץ, מאמץ גדול יותר יגרום לעיוות תמידי , ומאמץ חריג יגרום למעבר נקודה הנקראת נקודת הכניעה YIELD POINT אשר ממנה והלאה החלק למעשה כבר כמעט לא מתנגד למאמץ ורק נכנע ומתעוות,כמו מסטיק. החלק משיב לחץ לפי חוקי ניוטון בצורה אלסטית בתחום הראשוני, ועונה על משוואת תנודות מסויימת למאמץ מחזורי , והקפיץ המתכתי הינו הדוגמא הטובה ביותר: חלק מתכת אשר מאפשר תנודות מחזוריות. הסיבה שמסומן סל"ד אסור בתחום מסויים נובעת מהעובדה שתדירויות התנודות של המנוע מחד,שהן מאמצים מחזוריים לכל דבר, ותדירויות המאמצים המחזוריים המופעלים על המדחף המסתובב מאידך,שהלא זו גם פעולה מחזורית לכל דבר, עלולות להפוך בסלד זה למונוכרומטיות.ואז אם הן שואפות לקוהרנטיות אזי תווצרנה התאבכויות בונות במקומות ספציפיים על החלקים , וכך סך כל ההתאבכויות , אם עולה על המותר , עלול לאחר מספר מסויים של מחזורים להתיש את המתכת (לכל מתכת יש עקום S-N משלה ,כלומר שקיים מאמץ מקסימלי S מותר שהוא פונקציה של מספר המחזורים N שבו הוא מופעל על נקודה בחלק, ולאחריו יתחילו להווצר נקעים שיובילו לסדקים שיובילו לכשל,כך שאסור לך לעבור את המאמץ המותר או לחלופין אורך החיים יקטן ,ובמקרה שלנו הוא יקטן דרמטית! פשוט כי ההפרש מופע הפעוט שלנו קובע את ההבדל בין התאבכות הורסת שמקטינה את סך כל המאמץ , להתאבכות בונה שמגדילה אותו) אני יכול להמשיך ככה עוד שעות כי יש המון מה לכתוב פה . לסקרנים אני מציע 2 ספרים: אחד זה מבוא להנדסת חומרים , שנותן את התורה על רגל אחת (ד"ר אלון, פרופסור ברנדון , פרופסון רוזן ופרופסור נדיב) ופיסיקה גלית , שאני כבר לא זוכר מי כתב. אשמח להמשך דיון פורה בנושא.
 
נכון מה שכתבת

וזהו בדיוק הרעיון שעומד מאחורי המשמעות הפיזיקאלית של תדירות תהודה עצמית! אלא, שהמושג "התאבכות" מתאים יותר ל"מפגש" של אותות מחזוריים (ואני משתמש בכוונה במושג אות מחזורי ולא גל!) בתווך המאפשר חיבור של "כאילו" תנועה בפאזות שונות ולא מתאר "מפגש" לחצים כפי שאכן קורה בחומר אלסטי. והדוגמא שהבאת של קפיץ טובה להדגמה של מפגש "תנועות" בפאזות שונות אשר באמת מכניס את הקפיץ לתהודה המכנית העצמית שלו אם "מפגש התנועות" קורה בפאזה המתאימה (מה שאתה קראת לו "התאבכות בונה". ולעניננו. לכל חומר אשר יש לו מסה, מקדם אלסתיון ומימדים, ישנה תדירות תהודה עצמית. אם "תחבוט" בו בקצב המתאים לתדירות התהודה העצמית שלו, תראה כי החלק יתחיל להתנדנד בדיוק בתדירות התהודה העצמית (הדוגמה היא הקולן). אם תמשיך לחבוט בו בקצב נכון, גודל התנודה יילך ויגדל עד אשר החלק יצא מתחום התכונה האלסטית שלו ואז יש שתי אפשרויות: א. החלק יישבר. ב. החלק ייכנס לתחום הפלסטיות שלו והתנודה תתרסן עקב אבדן תכונתו האלסטית (כאמור, ע"מ לקיים תדירות תהודה עצמית יש צורך כי לחומר תהיה תכונה אלסטית). ייתכן כי בלימודי הפיזיקה מנתחים את שאמרתי באמצעות משוואות מדרגה אלף וחמש מאות, אך, לצורך ההסבר והבנת הסיבה מדוע אסור למנוע/מדחף מסויימים לפעול בסל"ד מסויים, אני חושב כי ההסבר שהבאתי מספק. אריאל
 
אני אנסה להבהיר :

סך הכל אתה עומד בדיוק איפה שאני עומד , אתה מבין אותי , אתה אומר משהו נכון , אבל אתה לא מצליח להבין (או שאני טועה ולא מצליח להבין) איפה השוני בין מה שאנחנו טוענים: מה שאתה מדבר עליו הוא תהודה עצמית : מצב בו חלק אחד עומד תחת לחץ מחזורי בתדירות מסויימת אשר אורך הגל שלה הוא אורך החלק כפול קבוע מסויים , כך שכאשר הגל מגיע לגבולות החלק הוא מוחזר מהם בצורה כזו שהוא "מתיישב" בדיוק על "הגל של עצמו בדרך הלוך" (הכל ציורי כמובן ) ובאותם מקומות בהן הגל היה בשיא הוא מתוגבר בשיא של הגל החוזר... להבדיל ממצב בו אורך החלק אינו בדיוק אורך הגל ואז הגל בדרך חזרה אינו מתיישב בדיוק , ולפעמים אפילו מקום בו היה שיא של הגל בכיוון אחד , רואה את השפל של הגל בכיוון החוזר (הפרש חצי מופע) ונוצרת התאבכות הורסת בה אם ההפרש חצי מופע מדוייק , אז אין בכלל מאמץ , כפי שבונים בניינים ביפן נגד רעידות אדמה (בגובה מסויים שגורם זאת) אני מדבר על מצב שהוא דיי תופעה דומה - רק שפה אין קשר בין אורך החלק לתדירות הגל , כמו בתהודה מכנית עצמית , אלא יש קשר אך ורק בין התדירות של חלק א כתוצאה מלחצים מסויימים עליו לבין התדירות של חלק ב כתוצאה מלחצים אחרים עליו. כלומר - יש חלוקה לפריטים : המנוע מצד אחד והמדחף מצד שני. כמובן,שאתה צודק כי במידה ואכן קיים גודל מסויים של החלקים המאפשר לתהודה המכנית העצמית להתרחש, התופעה עליה אתה מדבר עשויה להיות משמעותית , ואולם , כפי שנראה , לדעתי , הוא שהצרה היא דווקא ההתאבכות בין מחזוריות הלחצים הנוראית המופעלת ע"י המדחף לבין מחזוריות הלחצים הנוראית גם כן, המופעלת ע"י המנוע. אם התופעה שעליה אתה מדבר היתה הגורם העיקרי , ולא התופעה שאני הסברתי , אזי היית רואה את המגבלה הנ"ל מופיעה בהמון מטוסים אחרים , במכוניות , במכסחות דשא ועוד. בוא נאמר שאנחנו דיי מסכימים על אותו הדבר , רק בתיקון קל! הדקויות הללו לפעמים מעוד משמעותיות להבנת העניין,אם כי לרוב האנשים אין בכלל כח לקרוא פה מה שאני כותב , אני פה משפריץ ניטים! אני מאוד נהנה מהדיון הזה!!!! זהו דיון אוירונאוטי משובח! ואני מקווה שימשך או שדומים לו עוד יבואו!
 
במחשבה שניה...

אתה צודק אריאלי , זו בעצם אולי אותה התופעה , רק שאני לא מבין שאתה מנסה לפשט את הדוגמא לכלי בעל מקור מאמצים אחד, ובכך יוצא לי מהתמונה המדוייקת שבניתי לעצמי.... אנחנו מדברים על אותה התופעה. זו לא התהודה המכנית העצמית , אלא תופעת ההתאבכות הגלית , ועדיין , אנחנו פשוט מדברים על אותה התופעה רק בוואריאציה שונה ורק מתווכחים על השם! קבל התנצלותי
 

ramiby

New member
ואני שואל את עצמי

מאחר ואורך המוט בין נקודת המוצא של המנוע (שם מקור הלחץ הראשון) לבין המדחף (מקור השני) הוא מסדר גודל יותר קטן מהמדחף הרי שתדירות שמייצרת התאבכות הורסנית, כפי שתארתם, תיווצר רק בתדירות מכאנית מאוד (!) גבוהה - האם תדירות כזו קיימת במכלול מנוע-ציר-מדחף? אולי אנו מנתחים כאן תופעה שאינה קיימת "בחיים האמיתיים" בגלל אורך הציר הקטן? מה דעתכם?
 
מימדים מכניים

כפי שאמרתי, כל חומר שיש לו מימדים, מסה, ומקדם אלסטיות, יש לו תדירות תהודה עצמית מוגדרת! וזה מסביר, לדעתי, מדוע נושא ההתאבכות לא בהכרח, רלוונטי כאן. באמת, אם מתייחסים לתהודה העצמית עפ"י ניתוח רציונאלי של התאבכויות, דרוש אורך מסויים ע"מ ש"גל" הנע לאורכו של החומר, יגיע לקצהו ויחזור בפאזה מסויימת ואז תיווצר התאבכות בונה (אם באותה פאזה) או התאבכות הורסת (אם בפאזה הפוכה). אך מאחר ואורך הציר, במקרה שלפנינו מאד קצר, אז כמו שציינת, תתקבל תדירות שאורך הגל שלה מאד קצר ומשמעותו - תדירות מאד גבוהה, הרבה מעל תדירות סיבוב המנוע או, אפילו, הרמוניות שלה. אולם, אם בוחנים את הענין תחת ההגדרה של תהודה עצמית נטו, מה שקובע היא המסה ומקדם האלסטיות. ואז, באמת, אפשר לקבל תדירויות תהודה המתאימות לסל"ד המנוע! אגב, זה גם מסביר מדוע לא בכל מדחף/מנוע יש מגבלת סל"ד. ישנה קומבינציה אפשרית של מדחף/מנוע שבשום סל"ד לא תתקבל תהודה! (למרות שאורך המדחף וציר המנוע זהים) אריאל אריאלי
 
אריאל : אני חושב ,בפעם המליון,שאתה:

לא צודק! ההפשטה שלך נכונה מבחינה מסויימת,אבל : תהודה עצמית היא תוצאה ישירה של תדירות בה אורך הגל כפול קבוע מסויים = מימד האובייקט! הדוגמא של תהודה עצמית הינה דוגמא נכונה להתאבכות , והיא בהחלט יכולה להסביר את הנושא "בפשטות" (אם כי לא במדוייק שכן בתהודה עצמית יש מקור מאמצים אחד ופה מדובר על 2 מקורות מאמצים) אבל : א) אתה לא יכול לשלול את תאוריית ההתאבכויות כי תהודה עצמית היא בעצמה סוג מסויים של התאבכות ,וזאת כבר הסברתי. ב) גם אם ,ואפילו, אם אורך הגל קטן ממימד החלק , עדיין יכולה להווצר התאבכות בונה מקוטעת. ג) לאו דווקא מדובר במוט המקשר בין המדחף למנוע , אלא גם על חלקים אחרים ד) מימד המדחף אינו קשור לחלוטין לנושא,ואם כן , אז בצורה קלושה, מכיוון שמופעל עליו לחץ אלסטי,קרי זרימת אויר, שהרי הוא מדחף! ה) תדירות הסיבוב אינה דווקא התדירות עליה מדובר , ישנם מנועים בהם יש דיפרנציאליות של מחזורי הבוכנות , והתדירות מוכפלת , משולשת וכו´ ו) אני חושב שמבלי לצייר את התופעה , קשה מאוד להסביר אותה , ועד שלא נשב אחד מול אחד , לא נבין האחד מה השני רוצה להגיד. ז) זה עדיין דיון משובח!
 
לאו דווקא קוהרנטים לחלוטין:תודה

תודה על התיקון. למרות שגם אם היא לא היתה קוהרנטית,לא היה קורה מה שכתבת,אלא פשוט היתה נוצרת התאבכות פחות מסוכנת אבל שווה בעוצמתה במספר נקודות קבוע על החלק (מספר נק=אורך החלק חלקי אורך גל) או שהיתה נוצרת התאבכות הורסת, ובכל זאת אתה צודק , לא התנסחתי מספיק טוב: אז הרי תיקון... ככל שההתאבכות בין שני חלקים (הנדים במחזוריות בעלת אורך גל זהה) תשאף לקוהרנטיות מלאה כך יגדל הסיכון,ופה אתה צודק בהחלט. אולם הם לא חייבים להיות קוהרנטיים לחלוטין , אלא מספיק שישאפו ויעברו גבול מסויים אשר תלוי בעוצמת הרעידות , סוג המתכת וסוג המאמצים. טוב ששמת לב!
 
נוסטלגיה

ראובן, תודה.... החזרת אותי כמה (לא מעט) שנים אחורה עם ההסברים הנ"ל... רעד עבר בי במיוחד כשהזכרת את "מבוא להנדסת חומרים"... במבט לאחור הכל נראה ורוד יותר = נוסטלגיה...
דודי.
 

omni

New member
נוסטלגיה

עם כבר מדברים על נוסתלגיה הרי תופעת הרעידות המחזוריות מוכרת לכל מי שנסע באוטובוסים של אגד מסוג לילאנד, שם ברגעים מסויימים היה נראה שכל האוטובוס יתפרק מרוב רעידות, אבל כשהוא נעצר זה נפסק וניתן היה לרדת לתחנה.
 
אם אני לא טועה

הרעידות האלה הן כמו (לא בגורם אלא בהרגשה) רעידות כשמחזיקים את המצמד כשהאוטו עומד ביחד עם קצת ברקס. (כשהאוטו מתחיל לקפוץ לפני שנכבה).
 
למעלה