موتور خودرو معمولاً با دو مشخصه قدرت با واحد اسب بخار و گشتاور با واحد نیوتن متر معرفی می‌شود. گشتاور خودرو همان نیرویی است که حین فشردن پا روی پدال گاز و شتاب گرفتن خودرو، راننده و سرنشینان را به سمت عقب هل می‌دهد. اما مفهوم دقیق گشتاور چیست و چه ارتباطی با شتاب دارد؟
گشتاور چیست؟
در مطالعات فیزیکی و مکانیکی بدون شک بارها نام گشتاور (Torque) را شنیده‌اید. در کتاب علوم دوره راهنمایی، مفهوم گشتاور بدین صورت تعریف شده است؛ زمانی که به جسمی نیرویی وارد می‌کنیم که موجب چرخش جسم می‌شود، آن نیرو اثری به نام گشتاور دارد. در واقع، گشتاور به تمایل یک نیرو برای چرخاندن یک جسم حول یک محور گفته می‌شود. همان‌طور که نیرو موجب حرکت انتقالی در جسم می‌شود، گشتاور عامل ایجاد حرکت چرخشی و دایره‌وار در جسم است.
گشتاور را می‌توان به‌عنوان اثر چرخشی نیرو تعریف کرد. گشتاور به دو عامل نیرو و فاصله میان نقطه اثر نیرو و محور چرخش بستگی مستقیم دارد. هر چه نیرو و فاصله میان نقطه اثر نیرو تا محور چرخش (بازوی گشتاور) بیشتر باشد، گشتاور بیشتری نیز تولید می‌شود، و بالعکس. ازآنجاکه نیرو بر حسب نیوتن (N) و فاصله یا همان مسافت بر حسب متر (m) سنجیده می‌شود. واحد اندازه‌گیری گشتاور Nm (نیوتن متر) در نظر گرفته شده که نشان‌دهنده ارتباط مستقیم میان میزان گشتاور، میزان نیرو و حدفاصل میان نقطه اثر نیرو تا محور چرخش است.
برای درک مفهوم گشتاور، باز کردن پیچ‌ومهره به‌وسیله آچار را در ذهن خود تجسم کنید. آچار روی مهره قرار می‌گیرد و شما با دست، نیرو را از طریق دسته آچار به مهره وارد کرده و آن را می‌چرخانید. با اعمال نیروی ثابت از طرف شما، هرچه فاصله محل قرارگرفتن دست روی دسته آچار (نقطه اثر نیرو) تا مهره بیشتر باشد، گشتاور بیشتری تولید شده و مهره بیشتر می‌چرخد. در عوض اگر دست خود را در نقطه نزدیک‌تری تا مهره گذاشته و نیرو وارد کنید، گشتاور کمتری ایجاد شده و مهره کمتر می‌چرخد.
فعالیت‌های زیادی در زندگی روزمره انجام می‌دهید که باعث ایجاد گشتاور می‌شود. باز و بسته کردن درب حول لولا، استفاده از پیچ گوشتی برای باز یا بسته کردن پیچ، استفاده از آچار برای باز کردن مهره، بازی با آلا کلنگ، رکاب‌زدن دوچرخه، بالا و پایین آوردن پرچم روی دکل، چرخاندن غربیلک فرمان، باز کردن درب بطری آب‌معدنی و… نمونه کارهایی هستند که به‌وسیله گشتاور انجام می‌شوند؛ بنابراین هرگاه به جسمی نیرویی وارد شد که آن جسم نه به‌صورت خطی، بلکه به‌صورت دورانی حرکت کرد، گشتاور تولید شده است.
گشتاور در موتور چطور ایجاد می‌شود؟
عاملی که باعث حرکت چرخ‌ها می‌شود، گشتاور است. زمانی که سوخت در موتور احتراقی منفجر می‌شود، نیروی حاصل از این انفجار به سطح پیستون وارد شده و مرکز میل‌لنگ را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد. نیروی واردشده روی میل‌لنگ، گشتاور ایجاد کرده و باعث حرکت دورانی چرخ‌ها می‌شود. با ضرب نیروی واردشده از سمت شاتون‌ها در طول میل‌لنگ، مقدار گشتاور به دست می‌آید.
نیرو و گشتاور موتور معمولاً با دور مشخصی تعریف می‌شوند. به‌عنوان‌مثال، موتور خودرو پراید قادر به تولید ۷۱ اسب بخار قدرت در ۵۲۵۰ دور در دقیقه و ۱۰۸ نیوتن متر گشتاور در ۲۷۵۰ دور در دقیقه است. یعنی زمانی که دور موتور به ۲۷۵۰ برسد، موتور پراید بیشترین میزان گشتاور را تولید می‌کند. با افزایش دور موتور، میزان گشتاور به سبب افزایش اصطکاک کاهش می‌یابد.
گشتاور و اسب بخار چه ارتباطی با شتاب خودرو دارند؟
گشتاور به قدرت لازم برای حرکت ماشین اشاره می‌کند، ولی اسب بخار مسئول به حداکثر رسیدن سرعت خودرو و حفظ آن سرعت است.
گشتاور و اسب بخار هر دو روی شتاب تأثیر می‌گذارند، ولی نقش گشتاور در شتاب خودرو بیشتر است. گشتاور از نیرویی که پیستون‌ها در هر سرعتی ایجاد می‌کنند، حاصل می‌شود. سریع‌ترین خودروها می‌توانند سطح بالایی از نیروی گشتاور را در rmp نسبتاً پایین تولید کنند؛ بنابراین زمانی که حس می‌کنید پس از فشردن پدال گاز، گردن شما به صندلی فشار داده می‌شود، گشتاور افزایش‌یافته است.
اما زمانی که موضوع حداکثر سرعت خودرو مطرح است، اسب بخار در مرکز توجه قرار می‌گیرد. اسب بخار عاملی است که خودروهای ۸ سیلندر توربوشارژ را به حداکثر سرعت ۴۸۲ کیلومتر بر ساعت می‌رساند. نیروی تولید شده در موتور در rmp نسبتاً بالا موجب رسیدن به اوج سرعت می‌شود.
گشتاور موجب شتاب و اسب بخار موجب سرعت خودرو می‌شود؛ بنابراین اسب بخار برای خودروهای مسابقه‌ای اهمیت دارد، اما گشتاور را می‌توان در خودروهای قدرتمند و پرشتاب پیدا کرد.
جمع‌بندی
گشتاور و اسب بخار دو ویژگی اصلی موتور هستند که در واقع قابلیت موتور را تعریف می‌کنند. گشتاور، همان نیرویی است که از سمت شاتون‌ها به میل‌لنگ وارد شده و سپس موجب حرکت دورانی و چرخش چرخ‌ها می‌شود. درحالی‌که اسب بخار روی حداکثر سرعت خودرو و حفظ آن تأثیر می‌گذارد، گشتاور باعث شتاب گیری ماشین می‌شود. وسایل نقلیه قدرتمند و پرشتاب گشتاور بالایی دارند، اما ماشین‌های مسابقه‌ای که سرعت برای آن‌ها حائز اهمیت است، از اسب بخار بیشتری برخوردار هستند.
دیدگاهتان را بنویسید