הנדסת מכונות, בהסבר פשוט
הרעיונות שכל תואר בהנדסה מכנית בנוי עליהם, כל אחד בעמוד אחד: מה הוא אומר, הנוסחאות, דוגמה עם מספרים והטעויות שכדאי להימנע מהן.
- Carnot cycle
מחזור קרנו, הסבר מלא
מחזור קרנו הוא מנוע החום ההפיך האידיאלי. הנצילות שלו, 1 פחות T_C/T_H, היא התקרה של כל מנוע שעובד בין אותן שתי טמפרטורות.
לקריאה - Bernoulli’s equation
משוואת ברנולי, הסבר מלא
לאורך קו זרימה בזרימה יציבה, בלתי צמיגה ובלתי דחיסה, הלחץ, האנרגיה הקינטית והגובה מתחלפים ביניהם והסכום שלהם קבוע. זו משוואת ברנולי.
לקריאה - Reynolds number
מספר ריינולדס, הסבר מלא
מספר ריינולדס, Re שווה ρVL/μ, הוא היחס בין כוחות האינרציה לכוחות הצמיגות בזרימה. הוא קובע אם הזרימה למינרית או טורבולנטית.
לקריאה - Mohr’s circle
מעגל מוהר, הסבר מלא
מעגל מוהר הופך טרנספורמציה של מאמצים במישור לגאומטריה. מעגל אחד נותן את המאמצים הראשיים, את מאמץ הגזירה המקסימלי ואת המאמץ על כל מישור שעובר דרך הנקודה.
לקריאה - Von Mises stress
מאמץ פון מיזס, הסבר מלא
מאמץ פון מיזס מכווץ מצב מאמץ תלת־ממדי למספר אחד שאפשר להשוות לחוזק הכניעה מניסוי מתיחה. לכן כל תרשים מאמצים באלמנטים סופיים מציג אותו.
לקריאה - Euler buckling
קריסת אוילר, הסבר מלא
נוסחת אוילר נותנת את העומס הצירי שבו עמוד תמיר מתכופף פתאום הצידה: P_cr שווה π²EI חלקי (KL)². הוא תלוי בקשיחות ובאורך, לא בחוזק.
לקריאה - Entropy
אנטרופיה, הסבר מלא
אנטרופיה מודדת עד כמה האנרגיה של מערכת מפוזרת. החוק השני אומר שהאנטרופיה הכוללת של מערכת והסביבה שלה אף פעם לא יורדת, וזה מה שגורם לתהליכים לקרות בכיוון אחד.
לקריאה - First law of thermodynamics
החוק הראשון של התרמודינמיקה, הסבר מלא
החוק הראשון של התרמודינמיקה הוא שימור אנרגיה: החום שנכנס למערכת פחות העבודה שהיא מבצעת שווה לשינוי באנרגיה האגורה בה.
לקריאה - Rankine cycle
מחזור רנקין, הסבר מלא
מחזור רנקין הוא מחזור הכוח של קיטור: שואבים מים ללחץ גבוה, מרתיחים ומחממים אותם לקיטור, מפשטים אותו דרך טורבינה ומעבים אותו בחזרה לנוזל.
לקריאה - Heat exchangers and LMTD
מחליפי חום ו־LMTD, הסבר מלא
ההספק של מחליף חום הוא Q שווה U כפול A כפול ΔT_lm. הפרש הטמפרטורות הממוצע הלוגריתמי, LMTD, הוא הממוצע הנכון של הפרש הטמפרטורות שמניע את החום.
לקריאה - Second moment of area
מומנט התמד של שטח, הסבר מלא
מומנט ההתמד של שטח, I, מודד עד כמה השטח של חתך מפוזר רחוק מציר הכפיפה. הוא קובע את קשיחות הכפיפה של קורה, וזו הסיבה שקורת I בנויה כמו האות I.
לקריאה - Beam deflection
שקיעת קורות, הסבר מלא
השקיעה של קורה נובעת מ־EI·v″ שווה M(x): מומנט הכפיפה חלקי קשיחות הכפיפה נותן את העקמומיות, ושתי אינטגרציות נותנות את הצורה. למקרים הסטנדרטיים התשובה היא נוסחה של שורה אחת.
לקריאה - Stress concentration
ריכוז מאמצים, הסבר מלא
חור, חריץ או מדרגה חדה מעלים את המאמץ המקומי מעל הערך הנומינלי בפקטור K_t. חור קטן בפלטה רחבה במתיחה משלש אותו.
לקריאה - Metal fatigue
עייפות חומרים ועקומת S–N, הסבר מלא
עייפות היא כשל תחת עומס חוזר במאמצים נמוכים בהרבה מהכניעה. עקומת S–N נותנת כמה מחזורים החומר שורד בכל משרעת מאמץ, וקו גודמן מוסיף את השפעת המאמץ הממוצע.
לקריאה - Tolerances and fits
סבולות והתאמות, הסבר מלא
התאמה היא מה שקורה כשציר עם סבולת פוגש חור עם סבולת: תמיד מרווח (התאמה חופשית), תמיד לחיצה (התאמה לחוצה), או אחד מהשניים לפי החלקים (התאמת מעבר). קודים לפי ISO 286 כמו H7/g6 מתארים את ההתאמה בארבעה תווים.
לקריאה - True position (GD&T)
מיקום אמיתי ב־GD&T, הסבר מלא
סבולת מיקום אמיתי קובעת איפה מאפיין כמו חור יכול לשבת, כאזור עגול סביב המיקום המדויק שלו. החור עובר כשפעמיים המרחק שלו מהמיקום הזה אינו גדול מהקוטר הנקוב, ועוד הבונוס שהורווח ב־MMC.
לקריאה - Torsion of shafts
פיתול צירים, הסבר מלא
ציר שמעביר מומנט פיתול T נמצא בגזירה: המאמץ הוא τ שווה Tr חלקי J, אפס במרכז ומקסימלי על פני השטח, והציר מתפתל בזווית θ שווה TL חלקי GJ. ההספק קובע את המומנט, ולכן מתכננים את הציר לפי ההספק והמהירות.
לקריאה - Brayton cycle
מחזור ברייטון, הסבר מלא
מחזור ברייטון הוא מחזור טורבינת הגז: דוחסים אוויר, שורפים דלק בלחץ קבוע ומפשטים דרך טורבינה. הנצילות האידיאלית שלו, 1 פחות 1 חלקי r_p בחזקת (γ−1)/γ, תלויה רק ביחס הלחצים.
לקריאה - Otto and Diesel cycles
מחזור אוטו ומחזור דיזל, הסבר מלא
מחזור אוטו מתאר מנוע בנזין, שבו החום מוסף בנפח קבוע; מחזור דיזל מתאר מנוע דיזל, שבו החום מוסף בלחץ קבוע. באותו יחס דחיסה אוטו יעיל יותר, אבל דיזל יכול לעבוד ביחס גבוה בהרבה, ולכן הוא מנצח.
לקריאה - Boundary layer
שכבת גבול, הסבר מלא
שכבת גבול היא האזור הדק ליד משטח, שבו הזרימה מאטה ממהירות הזרם החופשי עד אפס על הדופן. כמעט כל גרר החיכוך ומעבר החום בין זורם למשטח קורים בתוכה.
לקריאה - Pipe friction losses
הפסדי עומד בצינורות ודיאגרמת מודי, הסבר מלא
חיכוך בדופן הצינור עולה בלחץ. משוואת דארסי־וייסבך נותנת את ההפסד הזה לפי אורך הצינור, הקוטר ומהירות הזרימה, ודיאגרמת מודי נותנת את מקדם החיכוך שבתוכה, לפי מספר ריינולדס והחספוס של הדופן.
לקריאה - Natural frequency
תדר עצמי ותהודה, הסבר מלא
תדר עצמי הוא הקצב שבו מערכת רוטטת כשמזיזים אותה ומשאירים אותה לבד. למסה על קפיץ הוא ω_n שווה השורש של k חלקי m. מפעילים כוח על מבנה בתדר הזה, והתגובה שלו גדלה בחדות: זו תהודה.
לקריאה - PID controller
בקר PID, הסבר מלא
בקר PID קובע את הפלט שלו לפי השגיאה בין איפה שהמערכת נמצאת לאיפה שהיא צריכה להיות: חלק יחסי לשגיאה, חלק לסכום המצטבר שלה, וחלק לקצב שבו היא משתנה. כיוונון הבקר הוא בחירה של שלושת ההגברים.
לקריאה