שלום אבנר,

אותם שפיצים מכונים בעברית חישור (וברבים חישורים) או באנגלית spokes והם מחברים את היקף הגלגל לציר במרכזו. [במאמר מוסגר עצם הרדיוס (radius) המצויה באמה קרויה בעברית חישור על שם הדמיון שלה לחישור הגלגל בדיוק כמו ששמה הלועזי – רדיוס מתייחס לרדיוס הגלגל].

השאלה ששאלת מאוד מעניינת.
בתמונות למטה ניתן לראות גלגל עגלה (משמאל) ולידו גלגל אופניים (מימין) וניתן בהחלט לראות שבעוד שבגלגל העגלה החישור ניצב לציר הרי שבגלגל האופניים הוא משיק לציר.


תמונה עובדה מויקיפדיה

ההבדל העיקרי בין חישורי 2 הגלגלים הוא שהחישורים בגלגל העגלה מצויים במצב לחיצה בזמן שהגלגל מועמס ואילו החישורים בגלגל האופניים מצויים במתיחה גם כאשר הגלגל כלל לא מועמס.
כל מי שנוהג לרכב על אופניים ומטפל באופניו, מכיר את החשיבות בשימוש במפתח יעודי למתיחת החישורים.
חשוב שהחישורים יהיו מתוחים בצורה אחידה כדי למנוע עיוות של הגלגל ובעיות ברכיבה.

יש יתרון גדול לחיבור של החישורים המתוחים באופן משיק לציר; חיבור באופן כזה מקטין את מאמצי הפיתול הפועלים על הגלגל.מאמצי הפיתול נגרמים בגלל סיבוב הפדלים וכן בזמן בלימה (הבלם מצוי בהיקף הגלגל דבר יוצר מעמס פיתול על הציר). החיבור המשיקי הוא יעיל יותר בהעברת מאמצי פיתול אלו מהיקף הגלגל לציר.
בנוסף, חיבור של החישורים בניצב לציר כנראה לא היה תורם הרבה מבחינת עמידת הגלגל בעומס לחיצה - מכיוון שגם בזמן רכיבה רוב רובם של החישורים מצוי במתיחה.
לא כך המצב בגלגל העגלה – שם החישורים מעבירים מאמצי לחיצה מהיקף הגלגל לציר ולכן התצורה היעילה ביותר שלהם לעמוד בעומסים היא בניצב לשטח ממנו מופעל הלחץ.


תמונה עובדה מויקיפדיה

מעניין לציין שלא תמיד היו כך פני הדברים.
הדגמים הראשונים של האופניים צוידו בגלגל קשיח ללא צמיג ושם החישורים תפקדו בדיוק כמו בגלגל עגלה ועל-כן הם היו ניצבים לציר הגלגל; כפי שתוכל לראות בתמונה למטה.


תמונה באדיבות ויקיפדיה

נושא החישור בגלגל האופניים מעלה עוד שאלה מעניינת שעדיין לא נענתה במלואה:
האם ציר הגלגל באופניים תלוי מהחישורים שמעליו או שהוא "יושב" על החישורים שמתחתיו?

זאת אולי נראית שאלה פילוסופית בלבד אך יש לה השפעות מכאניות חשובות מאוד והוכחה לכאן או לכאן יכולה לשנות הרבה בעיצובים עתידיים יעילים יותר.
מכיוון שכפי שהוסבר למעלה החישורים בגלגל האופניים מצויים במצב של מתח גם כאשר הגלגל לא מועמס נשאלת השאלה האם כאשר הגלגל מועמס בנסיעה הציר נמשך כלפי מעלה ע"י החישורים שמעליו או נדחף כלפי מעלה על ידי החישורים שמתחתיו.

מחקרים שבוצעו לאחרונה ע"י מודלים ממוחשבים מראים שרוב רובם של החישורים בגלגל בזמן נסיעה מצויים במתיחה אך אותם מספר חישורים מועט המצוי בכל רגע נתון מתחת לגלגל מייצר כוחות לחיצה גדולים יותר כמעט בסדר גודל (בהשוואה לחישורים במצב מתיחה) ולכן מחקרים אלו מראים שציר הגלגל יושב על החישור בזמן הרכיבה ולא תלוי ממנו.


תמונה באדיבות ויקיפדיה

ד"ר מאיר ברק, המחלקה לביולוגיה מבנית, מכון ויצמן למדע


הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.