הצגת המקור של הדף "19. פיתול בחבל"

מאמר שזה נכתב על ידי אנדריאה ענתי בשנת 2014. הוא לא קיים בחוברת המקורית ונוסף רק לגירסה שבאנציקלופדיה.

==שאלה==
כידוע, ישנם מכשירי אבטוח וגלישה הגורמים לפיתול בחבל. אפשר היה לחשוב שהחבל נכנס למכשיר כשהוא ישר ויוצא ממנו מפותל, אבל הרי הפיתולים מופיעים דווקא בחלק החבל שבכלל עוד לא הגיע למכשיר. מה ההסבר? היש אפשרות למנוע את התופעה הבלתי חביבה הזאת?
==תשובה==
מניסוח השאלה משתמע כאילו ניתן לפתל חבל באמצעו (לא בקצה) סביב צירו מנקודה מסויימת לכוון אחד בלבד, מעין "מכאן ימינה או מכאן שמאלה".

אין דבר כזה, תופעה זו אינה קיימת: בין אם אתה צובט את החבל בין האצבע לבוהן ומסובב אותו סביב צירו, ובין אם אתה נעזר בפלייר, או (לענייננו) במכשיר גלישה, את החבל ניתן לסובב סביב צירו ומספר הסיבובים יהיה סימטרי לשני הכיוונים.

בזמן גלישה, בחלק החבל שמתקצר הפיתולים מצטברים בצפיפות יותר גבוהה (מספר רב של פיתולים ליחידת אורך) ובחלק שמתארך בצפיפות נמוכה, אבל מספר הפיתולים הכולל חייב להיות שווה בשני החלקים.

שתי הערות לעניין זה:

הערה א: אם בסוף גלישה אתה רואה שעודף החבל הנותר על הרצפה מלא פיתולים, האינסטינקט שלך עלול לפתות אותך להעביר אותם לסוף החבל כדי שכביכול ייעלמו. זאת תהיה טעות חמורה! בזה אתה רק תשאיר את הפיתולים שבחלק העליון (זה שהתארך) ללא אפשרות קלה ופשוטה לבטל אותם. במקום זאת אתה יכול לא לעשות כלום, ובפעם הבאה שהחבל יימתח הפיתולים יבטלו אלה את אלה מעצמם. אתה יכול גם לתפוס את קצה החבל ולמתוח אותו בלי לחכות לפעם הבאה שיימתח באקראי, ואתה יכול בכוונה להעביר את הפיתולים בחזרה "לתוך" החבל ושם כבר יעלמו באופן אוטומטי. רק לא להעביר אותם לסוף החבל.

הערה ב: אם אתה גולש בשיפוע [[שלילי]], אף אם המכשיר שלך נוטה לפתל, החבל לא יקבל כל פיתול, אלא שאתה תסתובב סביב ציר החבל. אם בזמן הגלישה רגליך נוגעות במצוק, לעומת זאת, הן מונעות ממך להסתובב ובזה הן גורמות לפיתול בחבל.

כמה דוגמאות שלא מתחום הטיפוס בעלות דמיון כלשהו לבעיה הנדונה:

# נחשוב על ספירלה. למשל כזו של מנעול עם כבל ספירלי לקשירת אופניים. נדמיין שמשחילים את הקצה של הכבל לתוך טבעת קבועה בקיר (או בטבעת של [[בולטים#בולטים כימיים|בולט כימי]], אם זה יותר קרוב לליבנו). אם נרצה לקדם את הספירלה, נוכל לסובב אותה (כמו בורג) והיא תתקדם. או, לחליפין, נוכל למשוך אותה, ואז היא תסתובב תוך כדי כך. הסיבוב וההתקדמות הם שני ביטויים של אותו תהליך. זה מה שקורה במכשיר גלישה שמפתל את החבל: החבל מכופף בו באלכסון (קטע מספירלה), מושכים אותו, והוא מקבל פיתול.
# גם שרוכי נעליים עוברים באלכסון דרך חורי הנעל. אם יש זוג נעליים שבו השרוכים מקבלים כל הזמן פיתול מרגיז, נבדוק ונמצא בוודאי שהשרוכים עוברים כך שזה שיוצא כלפי מעלה נכנס לחור הבא מלמעלה, וזה שיוצא מלמטה נכנס לחור הבא מלמטה (כמו ספירלה אחרי שמכונית דרסה אותה). נחליף את הסידור כך שכל השרוכים יצאו תמיד כלפי מעלה מכל החורים, והוקוס-פוקוס! הפיתול המרגיז ייפסק.
# ועוד דוגמה: ניקח חתיכה קטנה של חבל טיפוס (משהו כמו 10 ס"מ), נניח אותה על השולחן, נעביר עליה באלכסון מוט אלומיניום או סתם מקל, ותניע אותו קדימה ואחורה. ברור שנקודת המגע של המוט תנוע לאורך חתיכת החבל מקצה אחד לקצה השני שלה וחזרה (הקבלה להתקדמות בגלישה), ושבו בזמן אותה חתיכת חבל תסתובב סביב צירה בכיוון ימין ושמאל לסרוגין (הקבלה לפיתול).

ניסויים מבוקרים (נספח בהמשך) עם חבל טיפוס המועבר סביב מוט, הראו ש:

א' - אין פיתול כשהחבל ניצב למוט.

ב' - הפיתול הולך וגדל ככל שגדלה זוית החבל כלפי הניצב למוט (גרף 1).

ג' - המתח בחבל אינו משפיע על שעור הפיתול.

ד' - הפיתול סימטרי בשני הכוונים כלפי ציר החבל.

ה' - הפיתול גדל ככל שקטן קוטר המוט (גרף 2).

ו' -  החיכוך מקטין את הפיתול, ולא במידה מזערית (גרף 2).


ולחלק השני של השאלה, האם אפשר למנוע את הפיתול:
כל אחד מאתנו מחזיק את החבל בצד השולט (control) בזוית מרחבית אופיינית לו. ועובדה, אותו המכשיר יכול לגרום לפיתול אצל אחד ולא אצל מישהו אחר. לכן כדאי לנסות זויות מרחביות שונות וללמוד איזוהי הרצויה ביותר, הן מבחינת הכוח הדרוש והן מבחינת הפיתול הנוצר.
למשל, שמינית ידועה כיוצרת פיתול, אבל אם ישתמשו בה כך שהצד השולט יוצא בדיוק במקביל לצד המתוח, אולי יידרש יותר כוח ביד השלטת אבל אז לא יווצר כל פיתול. זה בדוק. מסתבר שבמחצית אחת של מסלול-החבל בתוך השמינית נוצר פיתול בכוון אחד ובמחצית השניה נוצר פיתול בכוון ההפוך, ושניהם מבטלים זה את זה.

ואגב, זה מהווה חיזוק למסקנה ג' של הניסויים המבוקרים המוזכרים לעיל, האומרת שהמתח בחבל אינו משפיע על שעור הפיתול. לולא כן, שני הפיתולים לא יכלו לבטל זה את זה כשאחד נוצר תחת מתח של כ-650 ניוטונים והשני תחת מתח של ניוטונים ספורים.

הנספח הבא אינו מיועד להופיע בכתבה, הוא מובא פה אך ורק לעיונם של המבקרים הספורים אליהם נשלח החומר לביקורת.


==נספח: תיאור הניסויים שנערכו, והתוצאות==

1)    חצי ליפוף (כלומר רק הלוך וחזור סביב המוט) בניצב לציר המוט.
לא נרשם כל פיתול.

2)    עדיין חצי ליפוף, אבל כשהחבל יוצא בזוית של 45 מעלות מהניצב למוט. החלק המתקצר בא מצד ימין מתחת למוט והחלק המתארך יוצא כלפי שמאל מעל למוט.
נרשמו 0.3 7.3± סיבובים.

3)    כמו בניסוי 2, אבל בזוית של 60 מעלות מהניצב למוט.
נרשמו 0.3 8.5± סיבובים.

4)    כמו בניסוי 2, אבל בזוית של 30 מעלות מהניצב למוט.
נרשמו 0.5 5.5± סיבובים.

5)    כמו בניסוי 2, אבל עם ליפוף נוסף של החבל סביב המוט, כלומר עם שטח מגע גדול פי 3 מאשר בניסוי 2.
נרשמו 0.3 10.5± סיבובים.

6)    כמו בניסוי 2, אבל בהפעלת כוח רב, כך שהחבל היה יותר מתוח.
נרשמו 0.3 7.4± סיבובים.

7)    כמו בניסוי 2, אבל בכיוון הפוך: החבל בא מצד ימין מעל למוט, ויוצא כלפי שמאל מתחת למוט, כך שהפיתול יתקבל בכוון נגדי לזה של הניסויים הקודמים.
נרשמו 0.3 7.2± סיבובים.

הסבר לצורך בניסוי 7: מספר הגדילים בליבה תמיד אי-זוגי: 1, 7, 19... (כמו שמסדרים עיגולים או משושים במישור) לכן היצרן לא יכול לאזן בדיוק גלידי s מול גלידי z. היה כדאי איפא לבדוק באותה ההזדמנות אם חבלי הטיפוס בעצמם לגמרי מאוזנים מבחינת כוון הפיתול. ניסוי 7 מראה שחבל זה אכן היה מאוזן.

8)    כמו בניסוי 2, אבל סביב מוט נירוסטה מבריקה בקוטר של 2.2 סמ' (15% פחות עבה מזה של הניסויים הקודמים).
נרשמו 0.2 7.4± סיבובים.

היה חשוב גם לבדוק מה השפעת החיכוך על הפיתול. ופה אני מציע שהקורא יפסיק את הקריאה לרגע וירשום על פתק מה הניחוש שלו. למשל, הניחוש שלי היה שמתחת לאיזה שהוא סף-חיכוך מינימאלי, אין בכלל פיתול, ומעל לסף זה כל דרגות החיכוך יגרמו לאותו פיתול. כמו בצמיג; אם הוא כבר תופס בכביש לא משנה כמה טוב הוא תופס. אבל אם כבר ישנו שינוי כלשהו, חשבתי, הריהו בודאי מזערי והמגמה תהיה כזאת שהחיכוך מגדיל במקצת את הפיתול, כמו בכל המקרים של גרירה. הניסויים הראו שההיפך הוא הנכון:

9)    כמו בניסוי 2, אבל סביב מקל עץ מחוספס בקוטר 3.1 סמ' (22% יותר עבה מזה של הניסויים הקודמים).
נרשמו 0.3 6.2± סיבובים.

10)    כמו בניסוי 2, אבל סביב מקל עץ מחוספס בקוטר 2.2 סמ' (40% פחות עבה מזה של הניסוי הקודם).
נרשמו 0.3 6.7± סיבובים.

11)    כמו בניסוי 2, אבל סביב גליל פלסטיק בקוטר 2.82 סמ', החופשי להסתובב סביב אותו המקל בקוטר 2.2 סמ'. ניסוי זה והבא אחריו אמורים לייצג חיכוך יותר נמוך מזה של ניסוי 2. 
נרשמו 0.4 9.3± סיבובים.

12)    כמו בניסוי 11, אבל סביב גליל פלסטיק בקוטר 2.11 סמ', החופשי להסתובב סביב מקל בקוטר 1.0 סמ'.
נרשמו 0.5 10.0± סיבובים.

מכיון שניסוי 2 מהווה בסיס להשוואה עם מצבים אחרים, הדיוק של תוצאותיו חשוב במיוחד. בוצעו איפא 10 הרצות נוספות, ומתוך סך ה-20 נפסלו 3 הגבוהות ביותר ו-3 הנמוכות בניותר. לפי ה-14 הנותרות
נרשמו 0.1 7.3± סיבובים.

למדייקים: הערך שמובא אחרי הסימן ± בכל הניסויים אינו הערכת אי-הודאות שלוקחת בחשבון אי-דיוקים בהערכת הזוית, שארית אפשרית של פיתול מהמדידה הקודמת, הערכה לא מדוייקת של עשיריות הסיבוב וכו', וגם אינו טווח המדידות כולו, אלא רק סטיית התקן σ.

אזהרה למי שחושב להשתמש באורך החבל לחישוב כלשהו: אורך החבל היה אמנם 5 מ', אבל על מנת לקצר את משך הזמן של הניסויים, כל הרצה הופסקה כשקצה החבל הגיע למוט, ולא כשקצה החבל עזב את המוט. לכן יש להחסיר מאורך החבל כמה סמ' בהתאם לזויות השונות ולמספר הליפופים.

אנדריאה.

----
'''המשך [[סוף דבר|לסוף דבר...]]'''

'''חזור [[על חבלים וקשרים#תוכן העניינים:|לתוכן העניינים...]]
----
תרמו לדף זה: [[אנדריאה ענתי]], [[משתמש: מיכה יניב|מיכה יניב]], יוסי פרג׳ון, יונתן ברלב, רני קלבו ואחרים...

[[קטגוריה:ציוד]] [[קטגוריה:מאמרים מתורגמים ומקוריים]] [[קטגוריה: טיפוס]]