พลาดไม่ได้นะ ... "Sprung Weight" เเละ "Unsprung Weight " สำคัญขนาดไหน...ต้องดู ?!!

พูดกันได้เต็มปากเลยว่ามีนักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งที่นับได้ว่าควรค่าแก่การยกย่องเป็นอย่างมาก เพราะมีงานวิจัยและงานเขียนหนังสือของเขาในปี 1687 ตั้งแต่ที่โลกนี้ยังไม่รู้จักรถยนต์ ชื่องานเขียนนั้นคือ Principia นับได้ว่าเป็นหนังสือที่สร้างผลกระทบในทางบวกที่มากที่สุดงานหนึ่งในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์โลก เป็นรากฐานของวิชาการเคลื่อนที่ แรงโน้มถ่วงสากล และกฎการเคลื่อนที่ต่างๆในทางฟิสิกส์ ที่ล้วนเป็นเสาหลักของการศึกษาทางฟิสิกส์กายภาพที่ทรงอิทธิพลที่สุดในช่วง 300ปีที่ผ่านมา รวมถึงการเคลื่อนที่ของยานพาหนะทุกชนิดบนโลกใบนี้ด้วย บุคคลผู้นั้นเป็นชาวอังกฤษที่แทบจะไม่มีใครไม่รู้จัก เขาคือ เซอร์ไอแซก นิวตัน (Sir Isaac Newton)

หลายคนรู้จักเขาในเรื่องของแอปเปิ้ล ที่วันดีคืนดีมีแอปเปิ้ลหล่นลงมาจากต้นไม้ และก็เหมือนเกิดนิมิตร ที่ทำให้เป็นประกายในการคิดค้นและวิจัยถึงที่มาที่ใหม่ของกฎแรงโน้มถ่วงของโลก แม้จะคนละอย่างกับบริษัทแอปเปิ้ลที่ผลิตนวัตกรรมใหม่ๆอย่างสมาร์ทโฟนในปัจจุบัน แต่ก็พอจะพูดได้ว่าแอปเปิ้ลทั้ง2ลูกนี้ได้เปลี่ยนอะไรต่างๆบนโลกเราไปอย่างมากมาย

Sprung Weight (บางคนเรียกน้ำหนักเหนือสปริง)

การเรียนรู้เรื่องฟิสิกส์ ทำให้เรารู้จักแรงโน้มถ่วง รู้จักมวล และสุดท้ายก็คือเรื่องของน้ำหนัก และมันก็เป็นผลโดยตรงต่อสมรรถนะรถยนต์ ไม่ใช่แค่เรื่องการประหยัดน้ำมันเท่านั้นแต่มีผลไปยังการเกาะถนนไม่ให้รถพลิกคว่ำได้ง่ายอีกด้วย สำหรับรถยนต์ทั่วๆไปที่เราใช้ๆกันอยู่ในทุกวันนี้ ส่วนประกอบที่สำคัญคือระบบกันการสั่นสะเทือน ซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่จำเป็นของรถยนต์ไปแล้ว จุดประสงค์ก็เพื่อให้ผู้โดยสารที่อยู่เหนือระบบกันสั่นสะเทือนนั้นได้รับการสะเทือนน้อยที่สุด จึงมีการเรียกน้ำหนักส่วนที่อยู่เหนือระบบกันสะเทือนทั้งหมดว่า Sprung Weight (ถ้าสมมติว่าสปริงเป็นระบบกันสั่นสะเทือน น้ำหนักทั้งหมดที่อยู่เหนือสปริงก็คือ Sprung Weight) ถ้านับเป็นชิ้นส่วนของรถยนต์ก็คือ ตัวถัง เฟรม ส่วนประกอบภายในห้องโดยสารต่างๆ รวมไปถึงเครื่องยนต์ด้วย เหล่านี้รวมเรียกว่า Sprung Weight

Sprung Weight คือน้ำหนักส่วนที่อยู่เหนือระบบกันสั่นสะเทือน

Unsprung Weight (บางคนเรียกน้ำหนักใต้สปริง)

ส่วนน้ำหนักที่เรียกว่า Unsprung Weight คือน้ำหนักของรถส่วนที่ไม่ได้รองรับด้วยระบบกันสะเทือนหรือสปริง ก็คือน้ำหนักส่วนที่อยู่ใต้สปริงทั้งหมดเช่นตัวระบบช่วงล่าง ยางรถยนต์ ล้อรถยนต์ ระบบเบรกที่เชื่อมต่อกับล้อรถโดยตรง หรือส่วนอื่นใดที่ต่อติดกับชิ้นส่วนเหล่านี้โดยตรงและไม่ได้รองรับโดยระบบกันสะเทือน

Unsprung Weight คือน้ำหนักส่วนที่อยู่ใต้ระบบกันสั่นสะเทือน

Unsprung Weight ควรจะหนักหรือควรจะเบา

มีหลายคนเข้าใจว่า น้ำหนักส่วนที่เป็น Unsprung Weight ควรจะมีน้ำหนักมากๆไว้ก่อน เพราะว่าเมื่อน้ำหนักมากจะทำให้รถเกิดการถ่วงให้เกาะถนนมากขึ้น โอกาสการหลุดโค้งก็จะยิ่งยาก แต่ในความเป็นจริงแล้วกลับตรงกันข้าม เพราะการที่น้ำหนักมากแล้วรถเคลื่อนที่ไปได้ เวลาเข้าโค้งหรือต้องการเบรกจะเกิดแรงเฉื่อยมากกว่าน้ำหนักเบา ทำให้ควบคุมรถได้ยากกว่าเดิมเวลาเหวี่ยงเข้าโค้งก็ยิ่งมีโอกาสหลุดโค้งง่ายด้วย(เพราะมันหนัก เอาไม่อยู่) รถยนต์ต่างๆจึงพยายามทำให้ช่วงล่างเบาที่สุดเท่าที่จะทำได้ โดยเฉพาะรถแข่งต่างๆยิ่งเบาก็ยิ่งเข้าโค้งได้ดี ควบคุมรถได้ง่ายยิ่งขึ้น (อันนี้พูดถึง Unsprung Weight กับผลต่อการควบคุมรถนะครับ)

ระบบกันสะเทือน สิ่งที่ขาดไม่ได้ในรถยนต์ปัจจุบัน

ลองนึกภาพนะครับ สมมติคุณนั่งอยู่บนรถ ลองเอามือข้างหนึ่งถือดอกหญ้าแล้วให้ดอกหญ้าลากไปกับพื้นถนนที่ขรุขระ ดอกหญ้านั้นก็จะกระเด้งไปเรื่อยๆแต่มือคุณที่จับปลายอีกด้านไว้จะไม่เจ็บใช่ไหมครับ ทีนี้ลองใหม่เปลี่ยนดอกหญ้าเป็นไม้หน้าสามสักท่อนหนึ่ง ถือแล้วเอาปลายอีกข้างวางไว้บนพื้นแล้วให้รถแล่นไปด้วย แรงที่กระแทกกับความขรุขระของถนนจะสั่นมาถึงมือคุณ ยิ่งรถวิ่งเร็วมือคุณยิ่งเจ็บใช่ไหมครับ นั่นก็เพราะว่าไม้หน้าสามมีน้ำหนักมากกว่าดอกหญ้ามาก น้ำหนักยิ่งมากยิ่งเกิดแรงสะเทือนมาที่มือ ก็เหมือนกับน้ำหนักของ Unsprung Weight ที่ยิ่งหนักมากก็ยิ่งสะเทือนต่อรถมาก

ดูเพิ่มเติม
>> เช็คด่วน ...หลุดภาพรถ Mitsubishi Delica บนโลกออนไลน์ ในประเทศญี่ปุ่น
>> ปรับอาน! VW โดนปรับรวมเกือบ 33 พันล้านเหรียญ หลังคดีโกงดีเซลฝั่ง Audi มีค่าปรับมาใหม่

แล้วทำไมมีทั้ง Sprung Weight และ Unsprung  Weight

เนื่องจากโลกนี้มีระบบกันการสั่นสะเทือน และสปริงหรือระบบกันสะเทือนนี่เองที่เป็นตัวแบ่งระหว่าง Sprung Weight และ Unsprung Weight (ถ้าโลกนี้ไม่มีระบบกันสะเทือน น้ำหนักของรถทั้งหมดทุกส่วนก็คือ Unsprung Weight เพราะไม่มีส่วนที่อยู่เหนือสปริงเลย) ในแง่ของการขับขี่การควบคุมรถยนต์แล้ว จะต้องนำน้ำหนักทั้งสองตัวนี้มาใช้ในการคำนวณสัดส่วนของน้ำหนัก ยิ่งสัดส่วนต่างกันมากการสะเทือนก็จะยิ่งน้อยลง ตัวอย่างเช่น สมมติว่ารถยนต์คันหนึ่งมีน้ำหนักของ Unsprung Weight พวกล้อรถยนต์ ระบบเบรก ฯลฯ รวมกัน 500 กิโลกรัม น้ำหนักส่วน Sprung Weight คือที่เหนือระบบกันสะเทือนเช่นในห้องโดยสารพร้อมคนขับรวมกัน 500 กิโลกรัม จะทำให้มีอัตราส่วนเท่ากับ 500/500 หรือเท่ากับ 1ต่อ1 ถ้าเอารถคันนี้ไปวิ่งเร็วๆในทางที่ขรุขระคนนั่งก็จะรู้สึกสั่นสะเทือนพอสมควร

ทีนี้อยากทำให้การสั่นสะเทือนลดลงจะทำอย่างไร อันดับแรกคือลดน้ำหนัก Unsprung Weight ให้เบาลงกว่านี้เพื่อให้อัตราส่วนเปลี่ยน แต่การลดน้ำหนักของ Unsprung Weight ทำได้ยากเพราะกว่าจะผลิตรถยนต์มาสักคันก็ใช้สมองเค้นกันมาสุดขีดแล้วว่าจะทำให้ช่วงล่างเบาที่สุดต่อราคาที่เหมาะสมได้อย่างไร ดังนั้นจะทำให้สะเทือนน้อยลงต้องทำให้อัตราส่วนระหว่าง Sprung Weight ต่อ Unsprung Weight ห่างกัน โดยเอาคนตัวหนักๆสัก100กิโลกรัมมาโดยสารเพิ่มอีกสัก3คน แล้ววิ่งด้วยความเร็วเดิม เส้นทางขรุขระเดิม ผู้โดยสารจะรู้สึกสะเทือนน้อยกว่า อัตราส่วนระหว่าง Sprung Weight ต่อ Unsprung Weight จะกลายเป็น (500+300)/500 = 800/500 หรือเท่ากับ 1.6ต่อ1 เมื่ออัตราส่วนห่างกันมากขึ้น ความรู้สึกสะเทือนก็จะน้อยลง นี่คือเหตุผลอันหนึ่งที่รถยนต์ขนาดใหญ่เครื่องยนต์ใหญ่สะเทือนน้อยกว่ารถยนต์เล็กเครื่องยนต์เล็ก แต่เรื่องอัตราการกินน้ำมันจะเป็นอย่างไรนั้นอีกเรื่องหนึ่ง

จากภาพนี้จะเห็นชัดเจนเลยว่า น้ำหนักใต้สปริง (Unsprung Weight) น้อยรถยิ่งสะเทือนน้อย

ทั้งหมดนี้คือเรื่องราวของน้ำหนักตัวรถ ที่ทางผู้ผลิตทุกค่ายคำนึงถึง เนื่องจากระบบช่วงล่าง ระบบกันสะเทือนมีในรถยนต์ทุกคัน ดังนั้นการคำนวณค่าอัตราส่วนเพื่อให้รถสั่นสะเทือนน้อยที่สุดจึงถูกคำนึงถึงมาตั้งแต่ต้น แต่ก็มีปัจจัยอื่นๆเข้ามาเกี่ยวข้องด้วยในการออกแบบเช่น ราคาของวัสดุที่ใช้ทำช่วงล่าง น้ำหนักโดยรวมของรถยนต์ ผลต่ออัตราการประหยัดน้ำมัน เหล่านี้ล้วนเป็นปัจจัยในการออกแบบรถยนต์ทั้งสิ้น เพื่อให้เรามีรถที่คุณภาพดีขี้นเรื่อยๆในอนาคต

ทิ้งท้ายไว้อีกนิดสำหรับเรื่อง มวล น้ำหนัก ที่ยังมีคนเข้าใจผิดกันมาก ในทางวิทยาศาสตร์แล้ว มวลคือคุณสมบัติของสารนั้นๆที่นับรวมเนื้อสารเข้าไว้ด้วยกัน ส่วนน้ำหนักคือการเอามวล(ที่พูดถึงเมื่อกี้)คูณกับความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง เช่นที่โลกความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงประมาณ(ค่า g)เท่ากับ 10เมตร/วินาที² (เมตรต่อวินาทีกำลังสอง) ถ้าเป็นที่ดวงจันทร์ค่านี้ก็จะน้อยกว่านี้ นั่นเป็นเหตุผลที่ว่าทำไมคนเดียวกันเวลาไปอยู่บนดวงจันทร์ถึงตัวเบาขึ้นเพราะค่าความเร่งจากแรงโน้มถ่วงมีค่าลดลง สรุปคือ มวล และ น้ำหนัก เป็นคนละตัวกันนะครับ (แต่หน่วยใช้หน่วยเดียวกัน)

น้ำหนักคือมวลคูณด้วยความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก

ดูเพิ่มเติม
>> MGC จับมือพันธมิตร จัดงาน MGC-ASIA AUTO FEST 2018 AT HAT YAI มาพร้อมแคมเปญ ‘THE BEST DEAL OF THE YEAR’
>> Dyson จะผลิตรถ EV ขายที่สิงคโปร์

ติดตามข่าวสารรถยนต์ เชิญที่นี่  
อ่านรีวิวรายละเอียดเกี่ยวกับรถยนต์  เชิญที่นี่