อะไรคือประเด็นสำคัญของฟิสิกส์รถยนต์?

ในฟิสิกส์ของรถยนต์ มีประเด็นสำคัญสี่ประการที่คุณต้องรู้เพื่อที่จะเข้าใจว่ารถของคุณทำงานอย่างไร ซึ่งรวมถึงแรงเสียดทาน บทบาทของแรงโน้มถ่วง โมเมนตัม และพลังงาน เมื่อทราบเกี่ยวกับแนวคิดเหล่านี้ คุณจะได้เรียนรู้วิธีทำให้รถของคุณวิ่งเร็วขึ้น วิธีหยุดรถให้เร็วขึ้น และแม้กระทั่งวิธีทำให้รถของคุณประหยัดน้ำมันมากขึ้น

คำศัพท์

Sara Routhier ผู้อำนวยการฝ่าย Outreach ที่ BuyAutoInsurance.com ระบุคำศัพท์สำคัญสองสามคำที่สำคัญที่ต้องทราบเมื่อพูดถึงฟิสิกส์ของรถยนต์:

• อากาศพลศาสตร์: นี่คือการศึกษาว่าอากาศเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ และโต้ตอบกับวัตถุอย่างไร เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการออกแบบรถยนต์เพราะสามารถช่วยลดการลากซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงได้
• แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง: นี่คือแรงที่กระทำต่อวัตถุเมื่อเคลื่อนที่เป็นวงกลม เป็นสิ่งที่ทำให้สิ่งต่าง ๆ “บินออก” จากวงล้อหมุน
• แรงเสียดทาน: นี่คือแรงที่ต้านทานการเคลื่อนที่ระหว่างพื้นผิวทั้งสองที่สัมผัสกัน ซึ่งทำให้ยากต่อการเลื่อนของหนักบนพื้น
• ความเฉื่อย: นี่คือคุณสมบัติของวัตถุที่ต่อต้านการเปลี่ยนแปลงในสถานะการเคลื่อนไหว เป็นสิ่งที่ทำให้รถเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงได้แม้ว่าจะไม่มีแรงกระทำก็ตาม

ฟิสิกส์รถยนต์คืออะไร?

ฟิสิกส์ของรถยนต์คือการศึกษาว่ารถยนต์เคลื่อนที่และมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมอย่างไร ประกอบด้วยการศึกษาหัวข้อต่างๆ เช่น กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน อุณหพลศาสตร์ อากาศพลศาสตร์ และแรงเสียดทาน ฟิสิกส์ของรถยนต์เป็นสาขาหนึ่งของวิศวกรรมที่ใช้หลักการทางฟิสิกส์กับการออกแบบและวิเคราะห์รถยนต์

พลังทั้งสี่ของฟิสิกส์รถยนต์

มีแรงสี่อย่างที่กระทำต่อรถยนต์ ได้แก่ น้ำหนัก แรงเสียดทาน แรงต้านอากาศพลศาสตร์ และแรงขับ กองกำลังสามอันดับแรกต่อต้านการเคลื่อนไหวของรถและต้องเอาชนะด้วยแรงขับของเครื่องยนต์

น้ำหนักคือแรงที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงของรถ ระบบกันสะเทือนของรถจะตอบโต้ซึ่งทำให้ยางสัมผัสกับพื้นถนน

แรงเสียดทานคือแรงที่เกิดจากยางขณะยึดเกาะถนน มันตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของรถและต้องเอาชนะด้วยแรงบิดของเครื่องยนต์

แรงต้านอากาศพลศาสตร์คือแรงที่เกิดจากแรงต้านลม มันขัดต่อการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของรถและต้องเอาชนะด้วยกำลังของเครื่องยนต์

แรงขับคือแรงที่เกิดจากเครื่องยนต์ขณะขับเคลื่อนรถไปข้างหน้า มันเอาชนะแรงอื่นๆ ทั้งหมดและกำหนดอัตราเร่งของรถ

กฎของนิวตันที่ใช้กับรถยนต์

สิ่งสำคัญที่สุดอย่างหนึ่งที่ควรรู้เกี่ยวกับฟิสิกส์ของรถยนต์คือกฎของนิวตัน กฎหมายเหล่านี้ควบคุมว่าวัตถุเคลื่อนที่และมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมอย่างไร และจำเป็นต่อการทำความเข้าใจว่ารถยนต์ทำงานอย่างไร เราจะมาดูกันว่ากฎของนิวตันใช้กับรถยนต์อย่างไร

กฎข้อที่หนึ่งของนิวตันระบุว่าวัตถุจะยังคงอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่จนกว่าจะถูกแรงภายนอกกระทำการ ซึ่งหมายความว่ารถจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงต่อไป เว้นแต่มีบางอย่าง (เช่น รถคันอื่นหรือทางโค้งของถนน) บังคับให้เปลี่ยนทิศทาง

กฎข้อที่สองของนิวตันกล่าวว่าแรงกระทำต่อวัตถุโดยพิจารณาจากมวลคูณด้วยความเร่ง นี่คือสิ่งที่ช่วยให้เราสามารถคำนวณสิ่งต่างๆ เช่น ระยะเบรกและประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง

สุดท้าย กฎข้อที่สามของนิวตันระบุว่า ทุกๆ การกระทำจะมีปฏิกิริยาที่เท่ากันและตรงกันข้าม นี่คือสาเหตุที่รถปล่อยไอเสียเมื่อเร่งเครื่อง เครื่องยนต์กำลังดันก๊าซออกจากท้ายรถ และก๊าซเหล่านี้ดันรถไปข้างหน้าในทางกลับกัน

แรงเสียดทาน

ประเด็นสำคัญประการหนึ่งของฟิสิกส์ของรถยนต์คือการเสียดสี แรงเสียดทานคือแรงที่ต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุสองชิ้นที่เลื่อนเข้าหากัน ปริมาณแรงเสียดทานระหว่างวัตถุสองชิ้นขึ้นอยู่กับวัสดุที่ทำขึ้นและความขรุขระของพื้นผิวของวัตถุ

แรงเหวี่ยง

ประเด็นสำคัญประการหนึ่งของฟิสิกส์ของรถยนต์คือแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง นี่คือแรงที่ทำให้วัตถุเคลื่อนที่เป็นวงกลม เมื่อคุณขับรถ รถของคุณจะต่อสู้กับแรงนี้อย่างต่อเนื่อง นั่นคือเหตุผลที่คุณต้องวางมือบนพวงมาลัยตลอดเวลา หากคุณละมือออกจากพวงมาลัย รถจะเลี้ยวออกนอกเส้นทางและอาจชนได้

จุดสำคัญอีกประการที่ต้องจำเกี่ยวกับแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางคือมันเพิ่มขึ้นด้วยความเร็ว ซึ่งหมายความว่า ยิ่งคุณขับเร็วเท่าไหร่ คุณก็ยิ่งต้องต่อสู้ด้วยแรงมากขึ้นเท่านั้น นั่นเป็นเหตุผลที่สำคัญมากที่จะต้องระมัดระวังในการขับรถเร็วและตระหนักถึงสภาพแวดล้อมของคุณอยู่เสมอ

หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับฟิสิกส์ของรถยนต์ หรือถ้าคุณเพียงต้องการปัดฝุ่นความรู้ของคุณ ก็มีแหล่งข้อมูลมากมาย คุณสามารถค้นหาหนังสือ บทความ และแม้แต่วิดีโอในหัวข้อนี้ได้ เพียงให้แน่ใจว่าคุณทำวิจัยของคุณก่อนที่จะนั่งหลังพวงมาลัยเพื่อที่คุณจะได้ปลอดภัยที่สุด

อากาศพลศาสตร์

แอโรไดนามิกส์คือการศึกษาว่าอากาศเคลื่อนที่ไปรอบๆ และส่งผลต่อวัตถุอย่างไร ในบริบทของฟิสิกส์ของรถยนต์ อากาศพลศาสตร์เกี่ยวข้องกับว่ารูปร่างของรถส่งผลต่อสมรรถนะอย่างไร ประเด็นสำคัญที่ต้องจำไว้คือคุณสมบัติตามหลักอากาศพลศาสตร์ของรถยนต์ไม่ใช่แค่การทำให้ดูดีเท่านั้น พวกเขายังมีบทบาทสำคัญในการกำหนดว่ารถจะจัดการได้ดีเพียงใดและจะใช้เชื้อเพลิงได้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด

สิ่งสำคัญประการหนึ่งของแอโรไดนามิกคือการลาก แรงต้านคือแรงต้านการเคลื่อนที่ของรถในอากาศ ปริมาณการลากขึ้นอยู่กับรูปร่าง ขนาด และพื้นที่ผิวของรถ รูปร่างที่เพรียวบางจะทำให้ลากน้อยกว่ารูปทรงกล่อง

สิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งของแอโรไดนามิกส์คือแรงกด ดาวน์ฟอร์ซคือแรงที่กดลงบนยางรถยนต์ ทำให้ยางสัมผัสกับพื้นถนน นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งเมื่อขับด้วยความเร็วสูง เมื่อน้ำหนักของรถทำให้รถยกจากพื้นได้ แรงกดสามารถสร้างขึ้นได้หลายวิธี แต่วิธีทั่วไปวิธีหนึ่งคือการใช้สปอยเลอร์หรือปีกที่ด้านหลังของรถ

ผู้ผลิตรถยนต์ใช้เวลาและเงินเป็นจำนวนมากในการพัฒนาวิธีใหม่ๆ ในการปรับปรุงคุณสมบัติตามหลักอากาศพลศาสตร์ของรถยนต์ ทั้งหมดเป็นส่วนหนึ่งของภารกิจ

การถ่ายโอนน้ำหนัก

อย่างที่เราทราบกันดีว่ากฎการเคลื่อนที่ของนิวตันเป็นพื้นฐานของฟิสิกส์ของรถยนต์ กฎข้อแรกระบุว่าวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่จะคงการเคลื่อนที่เว้นแต่จะถูกกระทำโดยแรงภายนอก กฎข้อที่สองระบุว่าแรงที่จำเป็นในการเคลื่อนย้ายวัตถุนั้นเป็นสัดส่วนกับมวลของวัตถุ กฎข้อที่สามระบุว่าทุกการกระทำมีปฏิกิริยาที่เท่าเทียมกันและตรงกันข้าม

กฎหมายทั้งหมดเหล่านี้มีผลบังคับใช้เมื่อพูดถึงเรื่องการถ่ายโอนน้ำหนัก เมื่อรถเลี้ยว แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่เกิดจากการเลี้ยวจะส่งผลต่อน้ำหนักของรถ ส่งผลให้รถเคลื่อนตัวออกนอกทางเลี้ยว การเปลี่ยนน้ำหนักนี้ทำให้ยางรถยนต์สูญเสียการสัมผัสกับพื้นผิวถนน ซึ่งจะช่วยลดการยึดเกาะถนนและอาจทำให้สูญเสียการควบคุม

การถ่ายโอนน้ำหนักยังเป็นปัจจัยในการเร่งความเร็วและการเบรก เมื่อรถเร่งความเร็ว น้ำหนักของรถจะเคลื่อนไปทางด้านหลัง ซึ่งจะเพิ่มการยึดเกาะของยางล้อหลังและช่วยให้รถเร่งความเร็วได้ ในทางกลับกัน เมื่อรถเบรก น้ำหนักของรถจะเคลื่อนไปข้างหน้า ซึ่งเพิ่มการยึดเกาะของยางหน้าและช่วยให้รถหยุด?

การถ่ายโอนน้ำหนักเป็นแนวคิดสำคัญที่ต้องทำความเข้าใจเมื่อขับรถ จากการทำความเข้าใจว่าการถ่ายโอนน้ำหนักทำงานอย่างไร คุณสามารถขับรถได้อย่างปลอดภัยและ

บทสรุป

ฟิสิกส์ของรถยนต์เป็นหัวข้อที่ซับซ้อนและน่าสนใจ โดยมีตัวแปรมากมายให้พิจารณา ในบทความนี้ เราได้กล่าวถึงประเด็นสำคัญของฟิสิกส์ของรถยนต์ ตั้งแต่การเคลื่อนตัวของรถยนต์ไปจนถึงการโต้ตอบกับสิ่งรอบตัว เราหวังว่าสิ่งนี้จะช่วยให้คุณมีความเข้าใจในเรื่องนี้มากขึ้น และคุณจะสามารถนำแนวคิดเหล่านี้ไปใช้ในครั้งต่อไปที่คุณอยู่หลังพวงมาลัย