PHYSICS:สมดุลกล

ลำดับตอนที่ #5 : โมเมนต์,,คาน

โมเมนต์ 

            โมเมนต์ของแรง (moment of force) หรือโมเมนต์ (moment) หมายถึง ผลของแรงที่กระทำต่อวัตถุเพื่อให้วัตถุหมุนไปรอบจุดหมุน ดังนั้น โมเมนต์ของแรงก็คือ ผลคูณของแรงกับระยะตั้งฉากจากแนวแรงถึงจุดหมุน ดังสูตร

โมเมนต์ (M) = แรง x ระยะทางตั้งฉากจากจุดหมุนถึงแนวแรง หน่วยเป็นนิวตัน - เมตร (N-m)

 

 

โมเมนต์ของแรงคู่ควบ - เมื่อมีแรงคู่ควบกระทำต่อวัตถุ วัตถุจะเกิดการหมุน ดังนั้นโมเมนต์แรงคู่ควบ หาจาก แรง 1 แรง  ระยะทางตั้งฉากระหว่างแนวแรง

การได้เปรียบเชิงกล (MA) คือ อัตราส่วนของแรงที่ได้จากเครื่องกล กับแรงที่ให้กับเครื่องกล 

F0 = แรงที่ได้จากเครื่องกล

F1 = แรงที่ให้กับเครื่องกล

 

 

ทิศทางของโมเมนต์ มี 2 ทิศทาง คือ

            1. โมเมนต์ตามเข็มนาฬิกา

            2. โมเมนต์ทวนเข็มนาฬิกา
 

รูปแสดงทิศทางของโมเมนต์

จากรูป โมเมนต์ตามเข็มนาฬิกา = WxL2 (นิวตัน-เมตร)

โมเมต์ทวนเข็มนาฬิกา = ExL1 (นิวตัน-เมตร)

ถ้ามีแรงหลายแรงกระทำต่อวัตถุชิ้นหนึ่ง แล้วทำให้วัตถุนั้นอยู่ในสภาวะสมดุลจะได้ว่า

ผลรวมของโมเมนต์ทวนเข็มนาฬิกา = ผลรวมของโมเมนต์ตามเข็มนาฬิกา

 

 

คาน

            หลักการของโมเมนต์ เรานำมาใช้กับอุปกรณ์ที่เรียกว่า คาน (lever) หรือคานดีดคานงัด คานเป็นเครื่องกลชนิดหนึ่งที่ใช้ดีดงัดวัตถุให้เคลื่อนที่รอบจุดหมด (fulcrum) มีลักษณะเป็นแท่งยาว หลักการทำงานของคานใช้หลักของโมเมนต์

รูปแสดงลักษณะของคาน

 

ส่วนประกอบของคาน ส่วนประกอบที่สำคัญในการทำงานของคานมี 3 ส่วน คือ

            1. จุดหมุนหรือจุดฟัลกรัม (Fulcrum) F

            2. แรงความต้านทาน (W) หรือน้ำหนักของวัตถุ

            3. แรงความพยายาม (E) หรือแรงที่กระทำต่อคาน

การจำแนกคาน คานจำแนกได้ 3 ประเภทหรือ 3 อันดับดังนี้

1. คานอันดับที่ 1 เป็นคานที่มีจุด (F) อยู่ระหว่างแรงความพยายาม (E) และแรงความต้านทาน (W) เช่น กรรไกรตัดผ้า กรรไกรตัดเล็บ คีมตัดลวด เรือแจว ไม้กระดก เป็นต้น

 

2. คานอันดับ 2 เป็นคานที่มีแรงความต้านทาน (W) อยู่ระหว่างแรงความพยายาม (E) และจุดหมุน (F) เช่น ที่เปิดขวดน้ำอัดลม รถเข็นทราย ที่ตัดกระดาษ เป็นต้น

 

3. คานอันดับที่ 3 เป็นคานที่มีแรงความพยายาม (E) อยู่ระหว่างแรงความต้านทาน (W) และจุดหมุน (F) เช่น ตะเกียบ คีมคีบถ่าน แหนบ เป็นต้น

 

หลักการคำนวณเรื่องโมเมนต์ เช่น

คานอันหนึ่งเบามากมีน้ำหนัก 30 นิวตันแขวนที่ปลายคานข้างหนึ่ง และอยู่ห่างจุดหมุน 2 เมตร จงหาว่าจะต้องแขวนน้ำหนัก 15 นิวตัน ทางด้านตรงกันข้ามที่ใดคานจึงจะสมดุล

 

 

 

:) Shalunla