في الغالب لاحظ كثير منكم وجود فتحات في إطارات السيارات سواء القديمة أو الحديثة واختلاف أنواعها وموديلاتها. لا تتوقعوا أن يكون هذا الأمر اعتباطياً فلا يكون هناك ثقافة عامة تخص صناعة معينة، وخصوصاً إذا كانت صناعة عملاقة مثل صناعة السيارات، وتكون مجرد شيء اعتباطي دون فائدة!
ربما لاحظ بعضكم أن التصميم البدائي للعجلات الخشبية القديمة كانت مصبوبة بالكامل من الخشب وكان الإطار بلا فراغات مهما كان حجم العربة التي يتم جرها! ربما أدى هذا الأمر إلى أن استوعب القدماء أن هذه الإطارات تزيد ن وزن العربة التي يتم جرها، فقاموا بابتكار هذا النظام المركزي الذي يقوم بتوزيع الوزن على نواحي الإطار بالتساوي بالإضافة إلى تقليل وزن الإطار ذاته.
فتحات الإطارات
لكن ليس هذا هو السبب الوحيد، حيث إن العربة سوف تسير بشكل أيسر وسوف يخف وزنها إذا ما كان وزن الإطار في النقطة التي تلامس الأرض خفيف بشكل معقول. وبهذه الطريقة فإن مقاومة الجاذبية سوف تقل وبالتالي سوف تسير العربة بشكل أسرع وأيسر بكثير أثناء حركة الإطار.
وأيضاً توجد هناك فائدة مهمة جداً لهذه الفراغات وهي السماح بتدفق الهواء وبالتالي سوف تسمح بتبريد الفرامل وسوف يساعد على انسيابية السير أثناء دوران الإطار.
هل كنت تتوقع أن لهذه الفتحات كل هذه الأهمية؟
اقرأ أيضاً: السبب الحقيقي وراء كون مقدمة الطائرة الحربية مدببة ومقدمة الطائرة التجارية مستديرة
بالطبع نحن لسنا بخبراء ولا يمتلك معظمنا معرفة حول التصميم الديناميكي الهوائي، ولكن عندما يتم تخييرنا بين طائرتين إحداهما ذات مُقدمة مدببة والأخرى مُدورة ويتم طرح سؤال أيهما تكون أسرع، ربما نعتقد أن المدببة ستكون أسرع لأنها تمتلك القدرة على اختراق الهواء بشكل فعال، ولكن هل لاحظت أن الغالبية العظمى بل ربما جميع الطائرات التجارية تكون ذات مُقدمة مستديرة، بينما تُترك المُقدمة المدببة للطائرات الحربية؟ ما هو السبب وراء ذلك؟
على أي أساس يتم تحديد شكل الطائرة؟
نعرف جميعاً أن الطائرات التي تطير في الهواء هي عبارة عن مادة فيزيائية لها كتلة وتتحرك جزيئاته بصورة مستمرة، وهذه الحركة هي المسئولة عن الضغط الجوي، وعندما تُحلق الطائرة في الهواء فهي تقع تحت تأثير عدة قوى (قوة الجاذبية- قوة السحب- قوة الدفع– قوة الرفع)، ولنركز اليوم على قوة السحب وهي القوة التي تقاوم الحركة إلى الأمام، وتعمل ضد قوة الدفع.
قوة السحب: هي قوة ميكانيكية ناجمة عن تفاعل جسم صلب مع مائع (سواء كان سائل أو غاز)، وفي حالة الطائرة، تساهم جميع أجزاء الطائرة في السحب سواء من مقدمتها أو من أجنحتها إلى محركاتها لتعمل في الاتجاه المعاكس لحركة الطائرة، وتتأثر قوة السحب بشكل كبير من هيكل الجسم الصلب الذي يتحرك خلال المائع، كما أن التصميم المدبب ليس بالضرورة الخيار الأفضل في جميع الحالات، فتصميم أي نوع من المركبات لن يصل إلى الكمال أبداً، حيث توجد الكثير من التنازلات التي تدخل في تصميم الطائرة، وتختلف معايير التصميم من مستوى إلى آخر وفقًا للمتطلبات المحددة، فيمكن أن يكون الشكل والاحتياجات الأيروديناميكية لطائرة مقاتلة متناقضة تماماً مع الطائرة التجارية.
وحتى تصل سرعة الطائرات إلى سرعة تعادل سرعة الصوت، فهذا يتوقف على جسم الطائرة وكذلك مقدمتها، فالمُقدمة المستديرة تُسبب قوة سحب أقل مقارنة بالمقدمة المدببة، وذلك لأن المقدمة المستديرة يكون لها مساحة سطحية أقل وهذا يُسبب سحب أقل للجسم، وبما أن الطائرات المُحملة بالركاب ليس هدفها السرعة في المقام الأول فهي تحلق بسرعات أقل بكثير من سرعات الصوت (باستثناء طائرة كونكورد التي تمتلك مُقدمة مدببة الشكل) لذلك يتم صناعتها بمقدمة مستديرة الشكل، والصورة التالية توضح أن الشكل المُستدير يمتلك أقل قوة سحب من بين الأشكال الأخرى:
مقدار قوة السحب في الطائرات وفقاً لكل شكل
أما فيما يخص الطائرات المقاتلة فهي تحتاج السرعة في المقام الأول ولذلك يتم تصنيع مقدمتها على شكل مدبب حيث قد تفوق سرعتها سرعة الصوت، ونتيجة لهذه السرعة فإن جسم الطائرة يصطدم بجزيئات الهواء بشكل مفاجئ مما يُسبب تغير مفاجئ في الاتجاه وهو ما يُعرف بالـصدمة، كما أن التغير الضعيف في الاتجاه يعني صدمة ضعيفة وهذا يمكن الحصول عليه من خلال المُقدمة الحادة والمدببة.
والخلاصة أن اختلاف شكل مقدمة الطائرات لا يتم من أجل الشكل الجمالي ولكن يؤخذ في الاعتبار عدة نقاط أخرى مثل سرعة الطائرة وقوة احتكاكها مع الهواء، والهدف منها، فإذا كانت طائرة تجارية وليس هدفها السرعة في المقام الأول، فليس هناك حاجة لتقليل مساحة مقدمة الطائرة.
المصدر: عرب ميز