המצבר (Battery) הוא מתקן שאוגר אנרגיה חשמלית ושומר את החשמל לשעת הצורך. שום מכונית מודרנית לא תוכל לנסוע או אפילו להפעיל את המנוע שבה בדרכים, ללא המצבר. כך גם כל מערכת חשמלית קיימת, אם היא ניידת, או מסיבה כלשהי אינה מחוברת כל הזמן לרשת החשמל.

אגירת אנרגיה היא טכנולוגיה חשובה מאוד בעידן המודרני. כל מכשיר נייד חייב מקור אנרגיה וללא אגירת חשמל בתוכו לא יוכל לפעול מכשיר כזה בכל זמן שנצטרך אותו.

יש אמנם מכשירים קטנים שמותקנים בהם תאים סולאריים. אלה מתמלאים מאור השמש או הנורות. אבל הם מתמלאים לאט ובמעט אנרגיה ומאפשרים עבודה לזמן מה בלבד או טעינה ארוכה מאוד בכל פעם שנרצה לטעון את המכשיר.

לכן מצברים משמשים כיום בכל מצב בו נצטרך חשמל שיהיה זמין תמיד. כך נצטרך מצבר בכלי רכב למשל, במכשירים נטענים מסוגים רבים ובמערכות אל-פסק, המופעלות כדי לשמור מכשירים במצב עבודה, גם בזמן של הפסקת חשמל.

הטלפון הסלולרי שבכיסנו, למשל, חייב בתוכו מצבר זעיר. כשאנו טוענים את הטלפון שלנו, נטענת סוללה פנימית, שהיא בעצם מצבר זעיר, ומאפשרת לנו להשתמש בטלפון גם כשהוא לא מחובר לחשמל.

אגב, אחד הקשיים שמונעים מעבר מלא של האנושות לאנרגיה ירוקה, כזו המבוססת על שמש למשל, או רוח, הוא המחסור בטכנולוגיית מצברי ענק, שיכולים לאפשר אגירת אנרגיה בכמויות עצומות, מהקיץ המלא בשמש לחורף המעונן וקודר. רק מצברים כאלו יאפשרו לנו שימוש בחשמל שצברנו בימים עתירי השמש או הרוח, גם בעונות ובימים שחסרים את מקור האנרגיה הללו.


הנה הסבר על המצבר (עברית):

https://youtu.be/EI_uXo1iSSA


ייצור המצברים והעתיד שלו (עברית):

https://youtu.be/1Q8MQ7A52lQ


על פס הייצור של המצברים (עברית):

https://youtu.be/8CvSlL1wx2U


איך המצבר פועל?

https://youtu.be/4IgHj2Uim_0


כך בנוי המצבר:

https://youtu.be/Fo2xwTF0VTU


מצברי הענק החסרים למעבר מלא לאנרגיה חלופית בעולם:

https://youtu.be/EoTVtB-cSps

מתנע, או סטארטר (Starter) הוא המתקן בכלי רכב שמתחיל את פעולת המנוע. מכאן גם שמו באנגלית Starter, שמשמעותו בעברית פשוטה "מתחיל", או מתנע.

אבל מהו המתנע לרכב בעצם?

המתנע הוא מנוע חשמלי קטן, אך מאוד חזק, המשתלב בגלגל התנופה של המכונית. בהפעלתו, מסובב המתנע או הסטארטר את המנוע של כלי הרכב, במטרה להתחיל בנסיעה.

המתנע או הסטארטר מופעל ממתג שמיועד להנעה ומחייב שמפתח הרכב יהיה במצב הנכון להנעה. הפעלת המתג מכאן היא מעין פקודת פעולה שמעבירה מתח אל המתנע מהמצבר. כשהמנוע מופעל יתחיל הרכב בנסיעה.

סטרטר לא תקין ימנע בהרבה מקרים את הנעת הרכב והנסיעה בו. במקרה כזה הרכב יהיה מושבת, עד שתיפתר הבעיה.


למה מכונית צריכה סטארטר? (עברית)

https://youtu.be/EnUG9og6ZO8


פעולת הסטארטר שפותחת את התהליך המלא של פעולת המנוע (עברית):

https://youtu.be/kig3da2_050


זה הסטארטר? - מה עושים אם הרכב לא מניע? (עברית)

https://youtu.be/ap3WBhSlzik


וסרטון ארוך יותר המסביר כיצד בנוי המנוע (עברית):

http://youtu.be/upCaljZu-hQ?long=yes

רדיאטור (Radiator) ובעברית "מקרן", הוא המזגן של המנוע. מדובר בחלק מרכזי ממערכת הקירור ברכב, זו שמקררת אותו ושומרת עליו מהתחממות יתר.

אם הטמפרטורה של המנוע תהיה גבוהה מדי, מצב של התחממות יתר, ראש המנוע יינזק קשות. זו תקלה יקרה לתיקון ששום נהג לא ירצה לחוות.

תפקיד הרדיאטור לשמור על טמפרטורת המנוע בטווח הנורמלי ולמנוע התחממות שלו. הטווח הנורמלי הזה נקרא "טמפרטורת עבודה" והיא נעה בדרך כלל בין 90 ל-100 מעלות.

הרדיאטור מכיל נוזל קירור, המבוסס על מים. הנוזל הזה הוא שמונע את ההתחממות.


#למה חשוב לקרר את המנוע?
המנוע כולל הרבה חלקים שנעים במהירות גבוהה ועצם פעולתו מייצרת חום רב. בהיעדר קירור, החלקים הנעים יתחממו ויתבלו במהירות. הטמפרטורה העולה תביא לחום גבוה יותר ויותר ודי מהר המנוע ייתקע ויקרוס.

נזילה ברדיאטור תגרום לדליפה של נוזל הקירור ולהתחממות המנוע, היכולה להביא לנזק יקר.

אז גם אם הוא לא ממש זה שמניע ומזיז את המכונית ממקום למקום, כמו המנוע או הגלגלים, הרדיאטור ברכב הוא מחלקי המנוע החשובים ביותר. הוא זה שמונע ממנו לצאת מכלל פעולה.


#איך פועל הרדיאטור?
הרדיאטור, שממוקם בדרך כלל בחזית הרכב, מכיל צלעות קירור היוצרות לו מגע עם האוויר.

משאבת מים מיוחדת שואבת את המים החמים שמקררים את המנוע. הם מועברים אל תוך צלעות הקירור שברדיאטור. בזמן הנסיעה, נכנס אוויר קר אל המנוע ומקרר את צלעות הקירור. הקירור הזה הוא שמקרר את המים העוברים בתוך צלעות הקירור.

ליד הרדיאטור יש מאוורר קטן. אם הרדיאטור חם מדי, מפעיל חיישן חום את המאוורר והוא שואב את האוויר הקר יותר, שבא מבחוץ, ומאוורר את הרדיאטור במרץ רב.

מכל מקום, אחרי שהם התקררו, שבים המים בחזרה אל המנוע. אך קודם לכן הם נבדקים באמצעות תרמוסטט, מתקן קטן ה"מוודא" שהטמפרטורה שלהם קרירה מספיק. אם הם עדיין לא קרים, הם מוחזרים לסיבוב נוסף ברדיאטור. אם הם קרים מספיק - הם יופנו טל המנוע ויקררו אותו.

יש עוד מרכיב אחד במערכת הקירור. זהו מיכל העיבוי, שמשתדל לשמור על כמות המים שבמערכת הקירור. עיבוי הוא תהליך בו גז, בדרך כלל אדים חמים, הופך לנוזל. כשהמים ברדיאטור מתחממים ועוברים את טמפרטורת 100 המעלות, הם הופכים לאדים. האדים הללו נפרקים על ידי הרדיאטור אל מיכל העיבוי. כאן הם מתקררים והופכים בחזרה לנוזלים, כלומר למים. המיכל הזה, בו מצויים המים המעובים שהיו אדים קודם לכן, הוא עתודת המים שממנה יישאבו שוב את מערכת הקירור, כשלא יהיו בה מספיק מים.


באנגלית - כך פועל הרדיאטור:

https://youtu.be/VQ6Lpjd134g


הסבר מקיף על קירור המנוע שעושה הרדיאטור:

https://youtu.be/ewlYw-rQhuI


מה קורה אם יש דליפה ברדיאטור? (עברית)

https://youtu.be/wdGPjAT7HEA


מיזוג בית בלי חשמל - המצאה ישראלית המתבססת על עיקרון הרדיאטור העתיק:

https://youtu.be/19JWhN1lK8E


וסרטון ארוך יותר המסביר כיצד בנוי המנוע (עברית):

http://youtu.be/upCaljZu-hQ?long=yes

איך כרית האוויר פועלת?


כרית אוויר (Airbag) לכלי הרכב הומצאה על ידי חברת מרצדס בנץ בשנת 1971.

ב-1974 הוציאה לשוק חברת ג'נרל מוטורס האמריקאית את המכונית המסחרית הראשונה שצויידה בכרית אוויר שכזו.

כיום כרית אוויר נחשבת לציוד בטיחות חובה במכוניות המודרניות ונחשבת לאחת מההמצאות החשובות בתולדות התחבורה.

כריות אוויר מונעות מהנוסעים מוות או פציעה קשה בעת תאונה או בלימת חירום. הן עושות זאת על ידי התנפחות מהירה שמונעת מפניו של הנוסע לפגוע בחלון הקדמי ובחלקו הקדמי של תא הנוסעים. הנוסע אמנם חוטף "אגרוף" מהכרית המתנפחת במהירות הבזק אל פניו, אך מלבד חבטות יבשות הוא יוצא בחלק גדול מהמקרים ללא פגע.

מהי דרך הפעולה של כרית האוויר? - כריות האוויר מתנפחות תודות לתהליך כימי. חיישן שמזהה חשש לתאונה מצית חומר מוצק ויוצר תגובה כימית שהופכת את המוצק בחלקיקי שנייה לגז חנקן. התגובה הכימית הזו יוצרת חום והגז מתפשט, מה שנקרא בכימיה "חוק בויל". הגז ממלא בהרף עין את כרית האוויר ומנפח אותה.

בתוך 50 אלפיות השנייה, מיד לאחר שהתנפחה כרית האוויר ומנעה מוות, מתקרר הגז. בכך הוא גורם לכרית להתכווץ חלקית, מה ששומר על הנוסע מחנק ומאפשר לו מרחב תנועה.

סכנת הפתיחה "בטעות" של כרית אוויר חלפה מהעולם. החיישנים המודרניים של כריות האוויר פותחים אותן כיום רק במקרה של תאונה המפעילה כוחות רציניים על כלי הרכב כולו. עם השנים גם פותחו כריות אוויר לצידי הרכב, לגג, מתחת למושב, במושבים האחוריים ואפילו להולכי רגל שבהם עלול לפגוע הרכב.


כך פועלת כרית האוויר שהמציאה חברת מרצדס בנץ:

https://youtu.be/U6gNknUQbio


עוד על דרך הפעולה של כרית האוויר:

https://youtu.be/SSz6y-W-R_A


והסבר על הכימיה של כריות האוויר:

http://youtu.be/dZfLOnXoVOQ

מנוע הרכב (Engine), כשמו כן הוא - הוא שמניע את הרכב ומאפשר לו לנסוע ממקום למקום. אבל שמו נגזר מכך שהוא מורכב מחלקים נעים, שהמניע הוא בעצם ממיר של אנרגיה לתנועה.

המנוע הוא מנגנון מורכב ביותר, שקשה להסבירו באופן מילולי. עוד מעט נצפה בסרטון שמסביר את דרך הפעולה שלו. אבל לצורך פעולתו הוא זקוק למקור אנרגיה, כמו דלק - במכונית רגילה - או חשמל, ברכב חשמלי.

מנועים מותקנים בהמון מערכות ומכשירים בימינו. כך למשל המזגן, שכולל מנוע המייצר קור מחשמל, או המאוורר שיוצר בעזרת המנוע החשמלי שלו רוח.

מכוניות, מטוסים ואוניות הופכות את האנרגיה של הדלק או החשמל, לתנועה במרחב היבשתי, האווירי או הימי. המנועים שלהם ממירים אנרגיה לתנועה.


בקצרה - כך פועל המנוע (עברית):

http://youtu.be/c8QvQIArOWM


הסבר מפורט יחד עם טכניקת נהיגה חסכונית (מתורגם):

https://youtu.be/DgzxhDHjzms


באנגלית על פעולתו של מנוע הבעירה פנימית:

https://youtu.be/5tN6eynMMNw


פעולת המנוע מוסברת - איך המנוע עובד (עברית):

https://youtu.be/kig3da2_050


וסרטון ארוך יותר המסביר כיצד בנוי המנוע (עברית):

http://youtu.be/upCaljZu-hQ?long=yes

מה מטרת החריצים שבצמיגי הרכב?


החריצים שעל הצמיג נועדו כדי לאפשר למים לעבור מתחת לצמיג ולהגדיל את אחיזתו הטובה בכביש. אם לא היו חריצים בצמיג, הוא היה חלק מאד וקשה היה לשלוט בו.

גם צמיג שחוק מאד הופך להיות חלק יותר והחריצים שלו נשחקים ונעלמים. לכן מחליפים למכוניות ואופנועים צמיגים שהתבלו.

אבל מה רע בצמיג חלק? - צמיגים חלקים הם מסוכנים מאד, מפני שהרכב מחליק בהם על הכביש ובמיוחד על כביש רטוב. במצב כזה של החלקה, עלול הנהג לאבד שליטה והרכב יכול בקלות להתהפך או להתנגש ברכב אחר.


כך פועלים החריצים בצמיג:

https://youtu.be/Lualcj06m68


מבנה הצמיג:

https://youtu.be/CX7_6mL7ksA


וצמיגים מיוחדים לכביש רטוב:

https://youtu.be/G5Vi5uDsLVE

תיבת ההילוכים (Gear) נועדה לנצל ולשמור על המנוע. המנוע בנוי כך שיש תחום שבו הוא פועל הכי טוב, כלומר אופטימלית. אם מהירותו של המנוע תרד מתחת לתחום הזה - הוא ייכבה. אם היא תעלה מעל לתחום - המנוע עלול להינזק עד כדי הרס מוחלט.

כדי למנוע מצב שהמנוע יגיע ברגע מסוים למצב בו הוא יינזק נוצרו ההילוכים. כל הילוך מיועד למהירות שונה ותיבת ההילוכים דואגת לכך שהרכב ייסע בצורה היעילה ביותר, הבטוחה לו והחסכונית ביותר בצריכת האנרגיה.

למשל, כדי להתחיל ולהסיע כלי רכב יש להשקיע הרבה מאד מאמץ של המנוע בהתחלה. אחרי שהרכב מתחיל לנסוע וצובר מהירות, המנוע מגיע למהירות כזו שחשוב להעביר הילוך. בהילוך השני מותאם התחום האופטימלי למהירות גבוהה יותר וכך המנוע נשמר. אם המכונית נוסעת יותר מהר - יש לעבור שוב להילוך גבוה יותר וכך הלאה.

נניח שהרכב מאט. אז נוצר מצב שהמהירות הנמוכה מחייבת לחזור להילוך נמוך יותר. אם לא נוריד הילוך... נכון, המנוע ייכבה.

אם היה לנו רק הילוך אחד ברכב, הוא לא היה מצליח להתחיל לנוע, כי לא היה למנוע מספיק כוח להזיז את הרכב עם הכוח הרגיל שלו (מספר הסיבובים לדקה). בהילוך ראשון רגיל, לעומת זאת, מהרגע הראשון יש כוח רב למנוע והוא מאיץ היטב, אבל כשנגיע למהירות מסוימת נהיה חייבים להעביר הילוך, כדי שהמנוע לא ייהרס.


כך פועלת תיבת ההילוכים במסגרת פעולת המנוע (עברית):

https://youtu.be/c8QvQIArOWM


פעולת תיבת ההילוכים עצמה:

https://youtu.be/F40ZBDAG8-o


הסבר לעומק:

https://youtu.be/wCu9W9xNwtI


ובימינו המרבית המכוניות תיבת ההילוכים היא אוטומטית:

https://youtu.be/u_y1S8C0Hmc

המכונית האוטונומית (Autonomous car), כמו אחיה לטכנולוגיה מהעולמות האחרים, דוגמת הכטב"ם למשל, אותו כלי טייס לא מאויש, מבוססת על מערכת חכמה שנוהגת אותה במקום נהג.

את הנהג האנושי מחליף ברכב האוטונומי מחשב חכם מאוד, או נכון יותר מחשב עם תוכנה חכמה במיוחד, מבוססת בינה מלאכותית.

חוץ מלשחרר את הנהג מעול הנהיגה ולאפשר לו לנצל את הזמן טוב יותר, המחשב הבינתי שנוהג ברכב האוטונומי מאפשר את הפעולה העצמאית שלו. עם הזמן הציפייה היא שהתפקוד שלו יעלה על זה של נהג ויהיה טוב ובטוח בהרבה מזה של בן אדם.

כי הרכב הרובוטי יצטרך להתמודד עם מיליוני מצבים ותסריטי נהיגה אפשריים. מחשבים אמנם יש בכל המכוניות של הדור האחרון, אבל לתוכנה של מחשבי הרכבים הללו אסור לטעות. לגמרי אסור -מסיבות מובנות.

הרכב האוטונומי, שאגב נקרא גם מכונית רובוטית (cybercar), מנווט בעצמו ויכול להתגבר על שלל מכשולים, ללא עזרה אנושית ובלי שישנו דבר בתשתיות או במכשירים נוספים לאורך הכבישים.

כל המכוניות הללו מצוידות במערכות כלשהן להתראה ומניעת תאונות. אלה כוללות במרבית המקרים חיישני התראה נגד התנגשות, עם מצלמות אינפרה אדום ומכ"ם, ראדאר המגלה איומים וסכנות המחייבות תגובה של המחשב הנהג.

כך לדוגמה, אם מצלמות האינפרה אדום מזהות שהרכב נכנס לתחום הרכב שלפניו, ישמיע הרכב צליל אזהרה. אם הוא יתקרב עוד יותר - הבלמים יופעלו אוטומטית וימנעו התנגשות.

כדי שתמונת הכביש תהיה מדויקת להפליא, מותקנות במכוניות ללא נהג מצלמות המעניקות לה תמונה תלת-ממדית של הסביבה, כולל תמרורים, מכשולים, מבנים, צמתים, שלטים בצד הדרך ועצמים שונים.

סורקי לייזר מקדימה ומאחור מוסיפים עוד מידע הכרחי לבטיחות, כשהמערכת מנטרת ללא הפסק בני אדם, מכוניות, איומים בלתי נראים ופריטי מידע קבועים או משתנים שחשוב "להבין" ולהגיב אליהם בזמן הנהיגה.

בין המכוניות האוטונומיות המדוברות כיום נמצאות אלה של יצרני רכב ותיקים, כמו מרצדס, ניסאן ואחרות, לצד חברות טכנולוגיה כמו טסלה, מובילת הרכב החשמלי כיום, ינדקס הרוסית וגוגל, שפיתחה את ה"גוגל קאר", המכונית ללא נהג שלה ובהמשך הפסיקה את הפיתוח.


כך פועלת המכונית שכבר נוהגת את עצמה וממתינה לרישיון (עברית):

https://youtu.be/97kpp_8QGuI


הנה שאלות מעניינות שמעלה הרכב האוטונומי (מתורגם):

https://youtu.be/ixIoDYVfKA0


הסבר על מכוניות אוטונומיות וחלוקת העבודה החדשה (עברית):

https://youtu.be/ZoXoZdSmaFo?t=14s


המכונית האוטונומית של מרצדס:

https://youtu.be/8aEWHdduPwc


התכניות של חברת BMW למכונית אוטונומית:

https://youtu.be/0DS9PY6iaxE


וסרטון ארוך על המכוניות האוטונומיות (עברית):

https://youtu.be/0bBCVE7j6W4?long=yes