เพื่อที่จะให้ล้อหมุนไปได้ แรง F จะกระทำตรงศูนย์กลางของล้อ มันมีความจำเป็นที่จะต้องรักษาความสมดุลต่อโมเมนต์ต้านทานการหมุนนี้ สามรถเขียนสมการของแรงได้ดังนี้

แรง = โมเมนต์/รัศมีประสิทธิผลของยาง = แรง ´รัศมี /รัศมีประสิทธิผลของยาง =แรง ´สัมประสิทธิ์ความต้านทานการหมุน

F = T_r/r_d = Pa/r_d = Pf_r      (2.3)

กำหนดให้           F = แรง

r_d =  รัศมีประสิทธิผลของยาง

                        f_r = a/ r_d = สัมประสิทธิ์ความต้านทานการหมุน

ด้วยวิธีนี้ โมเมนต์ต้านทานการหมุนสามารถแทนที่ โดยเทียบเท่ากับแรงกระทำตามแนวนอนบนศูนย์กลางของล้อในทิศทางตรงข้ามของการเคลื่อนที่ของล้อ แรงที่เทียบเท่านี้ เรียกว่า แรงต้านทานการหมุน ดูได้จากสมการด้านล่าง

F_r = Pf_r       (2.4)

กำหนดให้   F_r = แรงต้านทานการหมุน (N)

ตัวอย่างที่ 2.2  จงหาแรงของล้อหนึ่งข้างที่กระทำแล้วที่ส่งให้รถยนต์สามารถเคลื่อนที่ไปได้ โดยมีน้ำหนักรถที่ยางกระทำกับพื้นถนน 500 กิโลกรัม มีค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานการหมุนของล้อบนพื้นคอนกรีตเท่ากับ 0.013

รูปรถยนต์บนถนน

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

 วิธีทำ จากโจทย์ให้มา แรงจากน้ำหนักรถ (P) = 500 kg = 500 ´ 9.81 = 4,905 N; สัมประสิทธิ์ความต้านทานการหมุนของล้อ (f_r) = 0.013

ใช้สมการที่ 2.3 เพื่อหาแรงกระทำต่อรถยนต์ให้สามารถเคลื่อนที่ได้

F = Pf_r

แทนค่าลงไปในสมการ

F = 4,905 N ´ 0.013

= 63.765 N

ดังนั้น แรงที่กระทำต่อล้อ 1 ข้าง จนรถยนต์เคลื่อนทีได้ เท่ากับ 63.765 นิวตัน           ตอบ

                แรง หรือภาระปกติ (P) กระทำตรงกลางของการหมุนของล้อ แต่เมื่อรถยนต์เคลื่อนที่ไปในถนนที่ลาดชัน แรงพี จะถูกแทนที่ด้วยส่วนประกอบของแรง ซึ่งตั้งฉากกับพื้นผิวถนน นั่นคือ

F_r = Pf_r cos a      (2.5)

กำหนดให้   a = มุมที่ลาดชันของถนน

      สัมประสิทธิ์ความต้านทานการหมุน คือ การทำงานของวัสดุที่เป็นยาง, โครงสร้างยาง, อุณหภูมิยาง, ความดันลมในยาง, รูปร่างดอกยาง, ความขรุขระของถนน, วัสดุทำถนน และการมี หรือไม่มีน้ำบนถนน

รูปตัวอย่างรูปร่างดอกยาง

รูปผิวถนนที่เป็นยางมะตอย

      ค่าปกติของสัมประสิทธิ์ความต้านทานการหมุนบนถนนต่าง ๆ ดูได้ในตารางที่ 2.1

ตารางที่ 2.1 สัมประสิทธิ์ความต้านทานการหมุน

เทคโนโลยีการออกแบบ และผลิตยางรถยนต์เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมานี้ สามารถทำยางมีความประหยัดเชื้อเพลิงมากขึ้น มีการออกแบบยางให้มีความต้านทานต่อการหมุนที่ต่ำ ในรถยนต์สมัยใหม่ การออกแบบยางรถยนต์สามารถทำให้ ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานการหมุน มีค่าน้อยกว่า 0.01

      จากค่าในตารางที่ 2.1 ไม่ได้คำนึงถึงความเร็วของรถยนต์ที่วิ่ง ซึ่งขึ้นอยู่กับผลจากการทดลอง มีสูตรจากการทดลองจำนวนมากได้ถูกเสนอมาใช้ในการคิดคำนวณ ความต้านทานการหมุนบนพื้นผิวแข็ง ยกตัวอย่างเช่น ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานการหมุนของรถโดยสารที่วิ่งบนถนนคอนกรีตอาจคำนวณได้จากสมการดังต่อไปนี้

f_r = f₀+ f_s (V/100)^2.5         (2.6)

กำหนดให้   V = ความเร็วของรถยนต์ (km/h)

                f₀, f_s = ขึ้นอยู่กับความดันลมของยาง

      ในการคำนวณประสิทธิภาพของรถยนต์ การที่จะพิจารณาค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานการหมุนจากความเร็วพิจารณาในเชิงเส้นมีความเพียงพอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งนำความดันยางเข้ามาคิดด้วย  สมการต่อไปนี้สามารถนำมาใช้กับรถโดยสารทั่วไปที่วิ่งบนถนนคอนกรีต

f_r = 0.01(1 + V/100)        (2.7)

สมการนี้สามารถทำนายค่าของ f_r ด้วยความแม่นยำที่ยอมรับได้ โดยรถสามารถวิ่งได้ด้วยความเร็วสูงถึง 128 กิโลเมตร/ชั่วโมง

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“นี่คือวิธีที่จะรู้ว่า หน้าที่ของคุณบนโลกใบนี้จบสิ้นแล้วหรือยัง

: ถ้าคุณยังมีชีวิตอยู่ มันก็ยังไม่จบ”