แรง G
Thursday, June 5th, 2008เมื่อวานซื้อหนังสือมาอ่าน หนังสือรถยนต์ บังเอิญไปเห็นเบาะที่อยากได้แล้วมันโฆษณาว่ารับแรงได้เยอะ ผ่านการทดสอบด้วยแรง 20 G เอาละสิอาจจะตกวิทยาศาสตร์ มาเลยต้องมาหาความรู้เรื่องแรง G สักหน่อย
เบาะที่กำลังหาๆมาใส่รถ
ไอ้แรง G หรือ F-Force มันหมายถึง การที่มีแรงกระทำกับเรา เท่ากับ น้ำหนักตัวของเราเอง นี่คือเท่ากับแรง 1G ครับ แล้วเบาะที่ว่านี่เขาทดสอบกันที่ 20 G สมมุติผมหนัก 70 กิโลกรัม ก็เท่ากับว่า 20 G นี่คือ 1,400 กิโลกรัม เลยทีเดียว ผมว่าเบาะเดิมๆปกติทั่วๆไปคงพังไปละมั๊ง โดนแรงขนาดนี้
และเนื่องจากผมเองชอบดูรถแข่งมากๆทั้งรถยนต์และมอไซค์ แต่ทีวีบ้านเรามันก็ไม่อำนวยสักเท่าไหร่ ที่จะได้ดูกันบ่อยๆ ก็เอาความรู้เล็กๆน้อยๆเกี่ยวกับ F-1 มาให้รู้กันครับ ซึ่งเป็นเรื่องที่บางท่านอาจจะไม่รู้เหมือนผมด้วยเช่นกัน
1.สนามแข่งรถ F1 ทั่วไปจะเป็นทางโค้งไปมา ไม่ใช่วงรีอย่างสนามแข่งรถดังๆของอเมริกา ดังนั้นนอกจากรถ F1 จะต้องมีอัตราเร็วที่สูงแล้วยังต้องมีอัตราเร่งที่สูงด้วยเนื่องจากต้องเบรกและเร่งออกจากโค้งบ่อย รถ F1 ทุกคันสามารถออกตัวจากหยุดนิ่งจนมีความเร็ว 160 km/h แล้วเบรกให้หยุดอีกครั้งได้ภายใน 4 วินาทีกว่าๆ
2.เราวัดความแรงของการเบรกและความแรงของการเข้าโค้งเป็นค่า g-Force โดยที่ค่า 1g มีความหมายว่ามีแรงกระทำกับคนขับเท่ากับน้ำหนักของคนขับเอง แรง g-Force ของรถในขณะเบรกเพื่อเข้าโค้งหลังจากวิ่งด้วยอัตราเร็ว 300 กิโลเมตร/ชั่วโมงมีค่าประมาณ 5g ส่วนในขณะที่เลี้ยวโค้งด้วยความเร็วสูงมี g-Force (เนื่องจากแรงหนีศูนย์กลาง) ประมาณ 4g นั่นคือมีแรงขนาด 4 เท่าของน้ำหนักตัวคุณเองผลักคุณไปติดด้านข้างรถขณะเลี้ยวโค้ง การขับ F1 จะทรมานร่างกายคุณอย่างมาก
3.ก่อนปี ค.ศ. 2005 เครื่องยนต์รถ F1 มีอายุการใช้งานเพียงแค่สนามเดียว ในสนามถัดไปก็ต้องประกอบเครื่องยนต์ใหม่ การทำเช่นนี้มีค่าใช้จ่ายสูงทำให้ทีมเล็กเสียเปรียบ ในปี 2005 เป็นต้นมาจึงมีกฎว่าเครื่องยนต์หนึ่งจะต้องใช้ 2 สนาม (หรือประมาณ 4 ชม.) ห้ามเปลี่ยน หากจำเป็นต้องเปลี่ยนแล้วอันดับการออกสตาร์ทจะต้องหล่นไป 10 อันดับ เครื่องยนต์ของรถธรรมดาทั่วไปมีอายุการใช้งาน 20 ปี
4.หลังจากขับ 1 สนาม นักแข่ง F1 จะมีน้ำหนักลดลงประมาณ 2 กิโลกรัม
5.ความเร็วรอบของเครื่องยนต์ F1 สูงสุดประมาณ 20,000 รอบ/นาที (ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นลง 330 รอบ/วินาที)
6.ในการเบรกเพื่อเข้าโค้ง อุณหภูมิของเบรกอยู่ที่ประมาณ 1000 องศาเซลเซียส ทำให้ใช้เหล็กกล้าทำเบรกไม่ได้เพราะมันจะสึกหรอเร็วมาก ต้องใช้ Carbon fiber ที่มีความทนทานกว่าแทน
7.ที่นั่งของคนขับมีขนาดเล็กมากและถูกหล่อให้เข้ากับรูปร่างของคนขับ เมื่อจะเข้าไปนั่งต้องถอดพวงมาลัยออกก่อน หลังจากนั่งแล้วจึงใส่พวงมาลัยกลับไป นักแข่งทุกคนจะต้องได้รับการทดสอบในการถอดพวงมาลัยและกระโดดออกจากรถได้อย่างรวดเร็วเผื่อในกรณีที่รถเกิดไฟไหม้
8.รถ F1 ไม่มีกระปุกเกียร์ การเปลี่ยนเกียร์ทำได้โดยการกดปุ่มต่างๆที่อยู่บนพวงมาลัย นอกจากนี้ยังมีปุ่มต่างๆเพื่อกำหนดการทำงานของเครื่องยนต์ พวงมาลัยแต่ละอันมีราคาประมาณ 1-4 หมื่นเหรียญ
9.แรงที่กดรถให้ยึดเกาะกับถนนมาจากแรง 2 แรงคือน้ำหนักของตัวมันเองและ Downforce จากอากาศพลศาสตร์ (Aerodynamics) ที่คล้ายๆกับเครื่องบินหงายตัว (Upside down) คือแทนที่จะเกิดแรงยกเหมือนเครื่องบินกลับออกแบบปีกเล็กที่ติดกับหน้ารถและหลังรถให้เกิดแรงกดพื้นติดกับถนนแทน ทำให้รถเลี้ยวโค้งได้เร็วขึ้น แรง Downforce จะมีขนาดใหญ่ขึ้นตามอัตราเร็ว (ตามกฎของ Bernoulli นักฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ ชาวเนเธอแลนด์)
(เพิ่มเติมที่ http://www.vcharkarn.com/include/vcafe/showkratoo.php?Pid=5802&page=1)
ที่ความเร็วประมาณ 160 กิโลเมตร/ชั่วโมง รถ F1 สามารถวิ่งหงายท้องเกาะติดกับเพดานอุโมงค์ได้สบายๆ
10.สนาม Monaco เป็นสนามในเมืองที่รถปกติขับกันค่อนข้างช้า แต่F1 จะแข่งกันที่ความเร็วเฉลี่ย 160 กิโลเมตร/ชั่วโมง นอกจากนี้ระหว่างที่รถวิ่งผ่านฝาท่อระบายน้ำจะมีแรงดูดให้ฝาท่อระบายน้ำ (ที่เป็นเหล็กหนาๆ) ลอยขึ้นมาติดรถได้ ดังนั้นก่อนแข่งทุกครั้งจะมีการเชื่อม (Welded) เหล็กฝาท่อให้ติดกับถนน
11.ทีมงานรถ F1 สามารถเติมน้ำมัน 50 ลิตรพร้อมกับเปลี่ยนยางได้ภายใน 4 วินาที
12.ยางของรถ F1 ไม่บรรจุอากาศธรรมดาแต่จะบรรจุกาซไนโตรเจนแทน เพราะสามารถทำนายการเปลี่ยนความดันเนื่องจากอุณภูมิที่เปลี่ยนได้ค่อนข้างแน่นอน อากาศโดยทั่วไปมีไอน้ำอยู่ทำให้ควบคุมได้ลำบากกว่า
13.อุณภูมิของยางรถขณะแข่งประมาณ 1000 องศาเซลเซียส และหมุนประมาณ 50 รอบต่อวินาทีที่ความเร็วสูงสุด ยางมีอายุการใช้งานประมาณ 90 - 120 กิโลเมตร (ยางรถธรรมดาใช้งานได้ 80,000 กิโลเมตร) ที่มีอายุการใช้งานสั้นเนื่องจากเป็นสูตรยางที่อ่อนเพื่อให้มีจุดสัมผัสกับถนนได้มากที่สุด (สำหรับวัสดุนิ่มเช่นยาง สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานขึ้นกับปริมาณพื้นที่ผิวสัมผัสด้วย ต่างกับวัตถุแข็งเช่นเหล็ก)
ข้อมูล F-1 จาก http://www.vcharkarn.com/varticle/339/3
