ขับอย่างไรให้ปลอดภัยไม่พลิกควํ่า(2)

เนื่องจากขณะเลี้ยว ความเร่งของรถจะทำให้เกิดแรงหนีศูนย์กลาง (ลูกศรสีแดงในรูป)

กระทำต่อตัวรถ คอยดึงให้รถไถลออกนอกวงเลี้ยว (แหกโค้งนั่นแหละครับ) น้องจะสังเกตุแรงนี้ได้จากเวลาที่น้องนั่งรถอยู่ ถ้าเลี้ยวโค้งตัวเราจะถูกดึงออกไปทางตรงข้ามกับทางที่รถเลี้ยว

แรงหนีศูนย์กลางนี้ก็เหมือนกับแรงเฉื่อยของการเคลื่อนที่จากสภาวะหยุดนิ่งในทางตรง นั่นคือมันจะคอยต่อต้านการเคลื่อนที่ในทางเลี้ยว เจ้าแรงนี้สามารถคำนวณได้จากมวลของรถ (m1) คูณกับความเร่งในแนวรัศมี (An) ของรถแต่มีทิศตรงข้ามกับความเร่งนี้นั่นเอง สูตรนี้ไม่ได้มาจากไหนหรอกครับ F = ma กฎข้อ2 ของเซอร์นิวตันนั่นเอง เราจะเรียกแรงหนีศูนย์กลางนี้ว่า Fn ดังแสดงในรูปมองจากด้านบนดังต่อไปนี้

พี่โจขอให้คำแนะนำกับน้องผู้อ่านหน่อยนะครับว่าการศึกษาระบบพลศาสตร์ (Dynamics)

ของระบบเครื่องกลนั้น การทำความเข้าใจในเรื่องระยะทาง ความเร็วและความเร่งของระบบนั้นๆ เป็นพื้นฐานที่สำคัญในการคำนวณขั้นต่อๆไป ดังนั้นน้องๆที่อยากเก่งพลศาสตร์ก็ต้องเข้าใจสูตรการคำนวณความเร็ว-เร่งให้ถ่องแท้ก่อนนะครับ ฉะนั้นถ้าใครไม่รู้ว่าความเร่งในการเลี้ยวนั้นคำนวณยังไง ก็ไปทบทวนบทเรียนฟิสิกส์ดูนะครับ (เอ้าใบ้ให้... An = v2/r เมื่อเลี้ยวด้วยความเร็วคงที่ v วงเลี้ยว r)

เอาล่ะมาดูรถคันงามของเรากันต่อ ถ้าหากว่าเรามองมาที่รถจากด้านหน้าแล้วพิจารณาแรงที่กระทำบนรถดังรูปข้างล่างซ้ายนี้

จะเห็นว่าเจ้าแรงหนีศูนย์ Fnจะกระทำที่จุดศูนย์ถ่วง หรือจุดเฉลี่ยของมวล (จุดสีส้มในรูป) ถ้าหากว่ายางรถยนต์ไม่เกาะถนน รถก็คงจะไถลออกนอกโค้งไปตามแรงFnนี้แล้ว แต่เนื่องจากล้อมีแรงเสียดทานกับพื้นถนน แรงเสียดทาน fs จึงเกิดขึ้นมาต่อต้านแรงหนีศูนย์ โดยแรงเสียดทานนี้จะกระทำที่จุด A หรือที่ล้อรถส่วนที่สัมผัสกับถนนนั่นเอง (เพื่อให้ง่ายต่อความเข้าใจเราจะถือว่าแรงเสียดทานที่เห็นในรูปเป็นแรงที่รวมกันจากทุกล้อนะครับ)

ทีนี้ถ้าพิจารณาว่าจุด A นี้เป็นจุดหมุน ก็จะเห็นว่าเจ้าแรงหนีศูนย์นี้สามารถทำให้เกิดโมเม๊นท์ h1x Fn(สีแดงของรูปในกรอบ)

ที่จะคอยทำให้รถพลิกควํ่า ทว่าช้าก่อน นํ้าหนักรถช่วยไว้ได้ทันโดยสร้างโมเมนท์ d x W (สีเขียว) ขึ้นมาหักล้างไปได้ ดังนั้นรถจึงไม่พลิกควํ่าเนื่องจากยังมีสมดุลของโมเม๊นท์อยู่ (ข้อสังเกตุ แรงปฏิกริยาสีฟ้าแทนที่จะกระจายแยกไปให้ทุกล้อ ในกรณีนี้เราพิจ่รณาให้ย้ายไปกระทำอยู่ข้างเดียวกับจุด A เนื่องจากเราสมมุติว่าเมื่อรถเริ่มกำลังจะพลิกยกขึ้น แรงปฏิกริยาจะถูกถ่ายไปอยู่ด้านซ้ายหมด)

ในการที่รถเกิดอุบัติเหตุพลิกควํ่าเวลาเข้าโค้งนั้น ก็เนื่องจากโมเมนท์ที่เกิดจากแรงหนีศูนย์ (h1 x Fn - สีแดง) นี้มากกว่าโมเม๊นท์จากนํ้าหนักรถ (h1x Fn - สีเขียว) ซึ่งปัจจัยที่จะมาเพิ่มโมเมนท์นี้ได้ก็คือ ความเร่งหนีศูนย์กลาง An และ ความสูงของจุดศูนย์ถ่วง h1 ดังนั้นกรณีแรก ถ้าเราเข้าโค้งด้วยความเร็วสูงเกินไป ค่าความเร่งหนีศูนย์กลางนี้ก็จะมากและอาจจะทำให้โมเม๊นท์สีแดงมากกว่าสีเขียว ทำให้รถเอียงและพลิกได้

อีกกรณีคือการที่เราบรรทุกของมากเกินไปก็จะทำให้จุดศูนย์ถ่วงของรถสูงขึ้น ทั้งนี้เนื่องจากพื้นที่ห้องสำหรับบรรทุกของในรถSUVส่วนใหญ่ จะอยู่สูงกว่าจุดศูนย์ถ่วงเดิมอยู่แล้ว ยิ่งถ้าบรรทุกของบนหลังคาแล้วละก็ไม่ต้องพูดถึง เมื่อรวมนํ้าหนักทั้งหมดแล้วเฉลี่ยหาจุดศูนย์กลางของนํ้าหนักรวมนั้น จุดศูนย์ถ่วงที่ได้ก็ยิ่งสูงขึ้นไปอีก ยกตัวอย่างเช่นถ้าเราเอารถไปบรรทุกช้างน้อยดังรูป

สมมุติว่าจุดศูนย์ถ่วงรวมได้เปลี่ยนขึ้นไปอยู่ที่ระดับ h2 ซึ่งสูงกว่า h1

ดังนั้นโมเมนท์สีแดงจะยิ่งเพิ่มขึ้นไปอีก ทำให้รถมีโอกาสพลิกควํ่าได้มากกว่ารถก่อนบรรทุกเสียอีก ยิ่งเพิ่มอันตรายในการขับขี่มากยิ่งขึ้น จะเห็นได้ว่ารถเก๋งทั่วไปจะได้เปรียบรถSUVในการเกาะถนนเมื่อเข้าโค้งกว่าเพราะมีจุดศูนย์ถ่วงที่ตํ่ากว่า ยิ่งถ้าเป็นรถแข่งแล้วละก็ รถแทบจะเตี้ยแนบถนนเลยก็เพื่อให้เข้าโค้งได้มั่นใจที่ความเร็วสูงนั่นเองครับ

พี่โจก็หวังว่าเมื่อน้องได้อ่านบทความนี้แล้ว ก็จะมีความเข้าใจในการขับรถอย่างปลอดภัยขึ้นนะครับ เราจะต้องพึงระวังเสมอว่า การเข้าโค้งด้วยความเร็วสูง หรือการหักเลี้ยวเปลี่ยนเลนอย่างกระทันหัน ย่อมมีโอกาสที่รถจะพลิกได้เสมอ ไม่เฉพาะรถSUVเท่านั้น แต่กระทั่งรถกระบะที่บรรทุกของสูง รถที่ไปยกช่วงล่าง รถตู้ทั้งหลาย รถตุ๊กๆ (ช่วงกว้างแคบ) รถทัวร์... โวว... แทบทุกประเภทที่เราเห็นขับกันซิ่งๆบนถนนเมืองไทยทั้งนั้นเลย ฉะนั้นถ้าน้องๆเห็นลูกพี่ที่ขับรถประเภทนี้ซิ่งมาแต่ไกล น้องก็อยู่ห่างๆลูกพี่เขาไว้นะครับ ปล่อยให้เขาไปก่อนเดี๋ยวก็ไปเจอเขานอนรอที่โค้งหน้าเองแหละ