บทความวันนี้จะขอนำเสนอแบบนอกเรื่องนิดนึงครับ หลายคนคงเคยได้อ่านการ์ตูนทั้งทางฝั่งญี่ปุ่น ฝั่งตะวันตกหรือแม้แต่การ์ตูนของไทยเราเองนั้น ก็จะพบกับความสามารถพิเศษของตัวพระเอก ทั้งมีพลังอยู่ในความเป็นจริงหรือทั้งที่อยู่เหนือจินตนาการ ความเร็วที่ไวเหนือมนุษย์ก็เป็นอีกไอเดียหนึ่งของพลังของเหล่าซุปเปอร์ฮีโร่นี้ แล้วถ้าเกิดจินตนาการเหล่านั้นเป็นจริงขึ้นมาละ จะเกิดอะไรกับร่างกายเราบ้าง วันนี้จะลองมาหาคำตอบเล่นๆดูกัน
ตัวอย่างที่ยกมาในวันนี้คงเป็นเรื่องการชกด้วยความเร็วสูง ขนาดที่ตามองไม่ทันก็คงจะเริ่มต้นที่ชกด้วยความเร็วอย่างน้อยที่มากกว่าความเร็วเสียง ความเร็วเสียงนั้นจะมีค่าแตกต่างกันออกไปตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนไป ดังสมการ
โดยที่ระดับน้ำทะเล อุณหภูมิประเทศไทยกลางวันประมาณ 35 องศาเซลเซียสนั้นจะสามารถหาความเร็วเสียงได้เท่ากับ
ถ้าเราปล่อยหมัดด้วยความเร็วขนาดนี้นั้นจะเกิดอะไรกับร่างกายของเราซึ่งในที่นี้เราจะวัดแรงกระทำที่ข้อมือของเราเพื่อดูแรงที่เกิดขึ้น
ก่อนอื่นเลยผมเริ่มด้วยการถ่ายรูปสามรูปของหมัดของผม รูปสามรูปนี้จะถูกนำลงไปทำการสเกตซ์ใน SOLIDWORKS โดยการ Tool > Sketch Tool > Image จากนั้นผมทำการวาดรูปกำปั้นของผมขึ้นมาโดยคร่าวๆ โดยรายละเอียดของนิ้วนั้นได้ละไว้เพื่อลดจำนวนอิลิเมนต์ลง
เนื่องจากเวลาที่ปล่อยหมัดนั้นจะผ่านอากาศดังนั้นผมจึงเลือกทำ Flow Simulation เพื่อดูแรงที่อากาศนั้นต้านเราเวลาที่เราชก ผมจึงสร้าง Computation Domain ในลักษณะดังรูปและกำหนดการคำนวนเป็นแบบ External Flow ที่ High Mach Number Option
Mach Number คือเลขที่ทำการเปรียบเทียบว่าความเร้วของเรานั้นมีค่ากี่เท่าของความเร็วเสียง เนื่องจากว่าจุดเริ่มต้นของความเร้วเรานั้นเท่ากับความเร้วเสียงหรือมีมัคนัมเบอร์เท่ากับ 1 ซึ่งจริงๆแล้วยังไม่ใช่ที่ High Mach Number แต่การจำลองการไหลนั้นไม่ได้ทำที่มัคเท่ากับ 1 เท่านั้นแต่ยังทำที่มัคสุงกว่านี้อีก ดังนั้นจึงต้องเปิดฟังก์ชั้น High Mach Number ไว้
สำหรับการ Mesh นั้นใช้ความละเอียดระดับปานกลางก็เพียงพอต่อความแม่นยำของผลลัพธ์ เนื่องจากหมัดที่เราทำการวาดนั้นไม่ได้ลงรายละเอียดไว้
เนื่องจากเราจะดูแรงกระทำที่ข้อมือของเรา ผมจึงได้วาดหมัดให้มีจุด Origin อยู่ที่ขอ้มือ เพราะว่าผลลัพ์ของแรงที่ออกมานั้นโดย Default แล้วจะเป้นแรงที่วัด ณ จุด Origin จุดนี้สำคัญมากการวัดแรงกระทำที่จุดอื่นนั้นจะทำให้เกิดแรงในแนวแกนบางอย่างจะเท่ากันแต่โมเมนต์ที่เกิดขึ้นนั้นจะไม่เท่ากัน เนื่องจากโมเมนต์ขึ้นกับตำแหน่งหรือระยะทางนั่นเอง เพื่อที่จะวัดค่าแรงออกมาผมจึงได้กำหนดแรงใน Goal เป็น Fx, Fy และ Fz และโมเมนต์เป็น Tx, Ty และ Tz
ผมได้ Clone ตัวโปรเจคนี้ออกมาเพื่อทำการจำลองที่ความเร็วมัคอื่นๆ อีก และใช้ Batch Run ในการสั่งการคำนวนแบบรวดเดียว ตัวโปรแกรมก็จะคำนวนในทุกโปรเจคที่ผมสร้างไว้ครับ
ผลการคำนวนออกมาแสดงให้เห็นถึงนวเส้นโค้งด้านหน้าหมัดของเรา โดยปกติเราจะเรียกเส้นโค้งเหล่านี้ว่า Shockwave หรือคลื่นกระแทกจะเกิดขึ้นเมื่อเราเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือเสียง ซึ่งจริงๆก็คือการอัดตัวของอากาศเนื่องจากอากาศไม่สามารถเคลื่อนที่กระจายตัวออกได้ทันจึงอัดกันจนกลายเป็นลักษณะเส้นออกมา
โดยเมื่อยิ่งออกหมัดให้เร็วมากขึ้นหลายมัคนัมเบอรืตัว shockwave ก็จะกลายเป็นรูปโค้งวงรีมากแคบมากขึ้น และเมื่อเรานำค่าแรงที่ได้มาทำการพล็อตเทียบกับค่ามัคนัมเบอร์ในแต่ละแกนนั้นจะได้กราฟแสดงดังรูป
จากกราฟนี้จะเห็นว่าเมื่อเราชกด้วยความเร็วสูง แรงตามแนวทิศทางการชกจะสูงขึ้นตามความเร็วของการชก การชกด้วยความเร็วเท่ากับความเร็วเสียงนั้นทำให้เกิดแรงต้าน กระทำที่ข้อมือเราเท่ากับ 1250 นิวตัน หรือเท่ากับ 125 กก และถ้าชกด้วยความเร็วขนาด 5มัค แล้วแรงจะเกิดขึ้น 23500 นิวตัน หรือเท่ากับ 2350 กก ซึ่งเท่ากับน้ำหนักรถเก๋งสองคันจะกระทำที่ข้อมือเรา แน่นอน คนธรรมดาย่อมข้อมือแตกเป็นเสี่ยงแน่ๆ ซึ่งซุปเปอร์ฮีโร่ที่จะต้องชกด้วยความเร็วขนาดนี้ จะต้องมีข้อมือที่ใหญ่มากและต้องใช้พลังงานจำนวนมากในการปล่อยหมัดแต่ละครั้ง
จะเห็นว่าเป้นไปได้ยากที่เราจะชกด้วยความเร็วเสียงเพราะต้องใช้แรงอยากมาในการชก และตัวข้อมือเราต้องทนกับแรงต้านให้ได้ด้วย แต่อย่างไรก็ดีจินตนาการสำคัญกว่าความรู้ครับ สำหรับบทความนอกเรื่องนี้ขอจบเพียงเท่านี้ครับ
บทความโดย แอดโจ๊ก
สนใจ SOLIDWORKS ติดต่อเราได้ที่
โทร 02-089-4145 (จ-ศ 8.30 – 17.00 น.)
LINE@ : @metrosolidworks คลิก https://bit.ly/2yrNF24
เว็บไซต์ https://metrosystems-des.com/solidworks/contact-us/
YouTube https://www.youtube.com/user/MetroSolidWorks
Facebook Fanpage https://www.facebook.com/metrosolidworks/
Inbox มาเลยก็ได้น้า
รัก SOLIDWORKS สุด ๆ คลิกเลย https://www.facebook.com/groups/2076765539017446/