گشتاور چیست ؟

شاید در تعریف این مفهوم و اسب بخار تفاوتی نداشته باشند، اما در واقعیت تفاوت وجود دارد این تفاوت به این معنا است گشتاور حاصل ضرب نیرو در مسافت است اما اسب بخار دقیقا همان گشتاور به دست امده در سرعت است، حال  در ادامه با ما همراه باشید تا با صفر تا صد این مفهوم در خودرو آشنا شویم.

مفهوم گشتاور

در مقالات تخصصی خودرویی و دروس دانشگاهی رشته مکانیک برای تعریف دقیق این مفهوم، تعاریف متفاوتی ارائه شده است. که ما سه تعریف را به اختصار بیان می کنیم.

تعریف ساده

به نیرویی که جهت دوران جسم حول محوری تعیین شده  به آن  نیرو وارد می شود. که این نیرو به یک اهرم وارد شده است و واحد آن نیوتن متراست.

نیوتن درواقع، واحد نیرو وارد شده به جسم است و درسطح تحت تاثیر جاذبه به زمین وارد می شود.

اگریک جسم به جرم تقریبی یک کیلوگرم نیرویی برابر با ۸ نیوتن تولید کند. گشتاور با این تعریف ساده برابر است با حاصل ضرب نیرو (برحسب نیوتن) در طول اهرم اعمال کننده نیرو (برحسب متر) است. با این مثال می توان گفت برای افزایش گشتاور ۲راه وجود دارند که عبارت اند از افزایش نیرو یا افزایش طول اهرم اعمال نیرو به جسم است.

تعریف تخصصی و علمی

در تعاریف دانشگاهی گشتاور در رشته برق به گشتاور مغناطیسی، موتور الکتریکی و دو قطبی تقسیم می شود اما چون مبحث ما در این مطلب در بخش خودرویی است تنها تعریف سطح یک و دو را در فیزیک مکانیک مورد بحث قرار می گیریم.

گشتاور یک کمیت فیزیکی است در حرکت چرخشی که به بزرگی نیرو و مسیر و مکان اثر نیرو بستگی دارد. این مفهوم یک کمیت برداری بوده و یکای آن در سامانه استاندارد بین‌المللی یکاها، نیوتن بر متر است.

نکته : این تعریف تخصصی برای متخصصین حوزه خودرو و دانشجویان رشته مکانیک است که علاقه به مباحث خودرویی دارند.

 تعریف عمومی

اما اگر بخواهیم به صورت عمومی تعریف کنیم، باید این گونه بیان کرد که گشتاور به معنی، نیروی وارد شده (نیروی اعمال شده) به جسمی است، که از فاصله محل وارد شدن نیرو به محلی که قرار است نیرو به آن وارد شود، فاصله ای وجود داشته باشد (حتی اگر این فاصله ۱ میکرو متر یا یک میلیونوم متر باشد).

به مقدار نیروی وارد بر یک جسم ضرب در طول آن نسبت به محور گشتاور می گویند که برای افزایش آن، یا باید نیرو را افزایش داد یا طول اهرم را بیشتر کرد.

واحد های اندازه گیری گشتاور

واحد های اندازه گیری عبارتند از نیوتون برمتر مربع برای محاسبه نیرو و یا پوند برفوت است. این واحد های اندازه گیری که هردو آن ها، از به حاصل ضرب طول در نیرو بدست می آیند. البته شایان ذکر است  که واحد گشتاور به طور معمول نیوتون برمتر در نظر گرفته می شود.

محاسبه گشتاور

هر خودرویی به طور معمول بیشترین گشتاور خود را در دور موتور معینی ارائه می دهد. برای مثال خودرو رنو مگان با موتور ۲ لیتری خود ۱۴۵ اسب بخار قدرت تولید و در دور موتور ۵ هزار rmp  حدود ۱۳۰ نیوتن بر متر گشتاور تولید می کند؛ که این عدد را به عنوان حداکثر گشتاور در دور خودرو می گویند.

در این شرایط می گویند که خودرو در این دور موتور به بالاترین گشتاور خود می رسد و با این حال گاهی اوقات نشان گر یک محدوده است. به یاد داشته باشید  دورهای موتور گشتاور تولید شده کمتر از مقدار حداکثری است که کارخانه سازنده خودرو اعلام می کند.

معمولاً گفته می‌شود خودروها در این دور به خصوص به بالاترین میزان خود می‌رسند. ولی گاهی اوقات نیز یک محدوده را نشان می‌دهند. اما توجه داشته باشید که لزوما عدد گفته شده درباره این مفهوم و حتی اسب بخار از طرف خودروساز صد در صد واقعی نیست.

فرمول گشتاور

همان طور که گفتیم واحد اندازه‌گیری این مفهوم پوند-فوت یا نیوتن بر متر است و نشان‌دهنده میزان نیروی چرخشی است.

تصور کنید که یک کارگر لوله‌کش قصد چرخاندن یک لوله با طول دو متر را داشته باشد. نیرویی که او با آچار خویش برای چرخاندن لوله‌ها به آن‌ها وارد می‌کند، همان گشتاور است.

حالا اگر آچار ۳ فوت طول داشته باشد و لوله‌کش هم ۴۰ پوند فشار به آن وارد کند، گشتاور اعمال ‌شده توسط لوله ‌کش ۱۲۰ پوند بر فوت است.

میزان گشتاور در خودروهای مختلف

یک خودروی کوچک سبک وزن شهری مثل پژو ۲۰۶ به راحتی و با کمترین گشتاور خودرو داخلی می تواند در سطح شهر تردد کند. اما یک خودرو سنگین وزن باری یا یک اتومبیل شاسی بلند بزرگ مثل تویوتا لند کروز با بیشترین گشتاور در بین خودروهای خارجی جلو دار است. این خودرو علاوه بر سنگین بودن وزن خودرو و سرنشینانش؛ برای حمل بار و عبور از مناطق صعب العبور به گشتاور زیادی نیاز دارد. برای همین است که پیشرانه خودروهای سنگین یا خودروهای نسبتا بزرگ از نوع دیزلی است. چرا که موتور دیزل نسبت به موتور درون سوزبنزینی میزان گشتاور بیشتری را در دور موتور پایین تری فراهم می کند.