✅ الإجابة التفصيلية:
أولاً: مبدأ عمل محركات الاحتراق الداخلي:
ثانيًا: دور ضغط الهواء:
ثالثًا: أثر انخفاض الضغط:
نقص القوة الحصانية: لأن كمية الأكسجين لا تكفي لحرق كمية كبيرة من الوقود.
زيادة استهلاك الوقود: يحاول المحرك تعويض فقدان القوة.
تغير في نسب الانبعاثات: بسبب الاحتراق غير الكامل.
رابعًا: المحركات المزودة بشواحن توربينية:
تقوم هذه المحركات بضغط الهواء الداخل باستخدام طاقة العادم.
تعوض فقدان الضغط الجوي في المرتفعات.
تحافظ على كفاءة أفضل مقارنة بالمحركات غير المزودة بها.
التحليل النقدي:
هناك جدل في الأوساط الهندسية حول تصميم المحركات الأمثل للمناطق المرتفعة. بعض الشركات تستخدم برمجيات تقوم بتعديل نسب الوقود والهواء تلقائيًا (adaptive ECU)، في حين تعتمد أخرى على الحلول الميكانيكية مثل الشواحن التوربينية. ورغم تفوق التقنية الحديثة، فإن تكلفتها لا تزال عائقًا في تطبيقها على النطاق الواسع.
تجارب وأبحاث:
جامعة ميونيخ التقنية (2020): قارنت أداء نفس المحرك عند ارتفاع 0 متر و2500 متر فوق سطح البحر. سجل انخفاض القوة بنسبة 20% دون شاحن توربيني، و5% فقط باستخدامه.
مركز أبحاث تويوتا: طورت نموذجًا لمحرك هجين يعوض الضغط باستخدام تحكم إلكتروني بمدخل الهواء.
ربط بالحياة اليومية:
عند قيادة سيارة في منطقة جبلية، قد تلاحظ بطء استجابة المحرك أو صعوبة في التسارع. هذا التأثير ناتج عن انخفاض ضغط الهواء. نفس المبدأ هو ما يجعل الطائرات تحتاج إلى ضغط هواء داخلي مستقر.
المصادر:
Munich Technical University, Altitude Engine Study, 2020.
Toyota Research Journal, Adaptive Air Intake Systems, 2021.
كتاب الفيزياء – الصف الثالث الثانوي – الفصل الخاص بالغازات والضغط الجوي والطاقة الميكانيكية.