1. ความหมายของโมเมนต์
โมเมนต์ของแรง(Moment of Force)หรือโมเมนต์(Moment) หมายถึง ผลของแรงที่กระทำต่อวัตถุหมุนไปรอบจุดหมุน ดังนั้น ค่าโมเมนต์ของแรง ก็คือ ผลคูณของแรงนั้นกับระยะตั้งฉากจากแนวแรงถึงจุดหมุน (มีหน่วยเป็น นิวตัน-เมตร แต่หน่วย กิโลกรัม-เมตร และ กรัม-เซนติเมตร ก็ใช้ได้ในการคำนวน)
โมเมนต์ (นิวตัน-เมตร) = แรง(นิวตัน) X ระยะตั้งฉากจากแนวแรงถึงจุดหมุน (เมตร)
2. ชนิดของโมเมนต์
โมเมนต์ของแรงแบ่งตามทิศการหมุนได้เป็น 2 ชนิด
1. โมเมนต์ทวนเข็มนาฬิกา คือ โมเมนต์ของแรงที่ทำให้วัตถุหมุนทวนเข็มนาฬิกา
2. โมเมนต์ตามเข็มนาฬิกา คือ โมเมนต์ของแรงที่ทำให้วัตถุหมุนตามเข็มนาฬิกา
3. หลักการของโมเมนต์
ถ้ามีแรงหลายแรงกระทำต่อวัตถุชิ้นหนึ่ง แล้วทำให้วัตถุนั้นสมดุลจะได้ว่า
โมเมนต์ของแรงแบ่งตามทิศการหมุนได้เป็น 2 ชนิด
1. โมเมนต์ทวนเข็มนาฬิกา คือ โมเมนต์ของแรงที่ทำให้วัตถุหมุนทวนเข็มนาฬิกา
2. โมเมนต์ตามเข็มนาฬิกา คือ โมเมนต์ของแรงที่ทำให้วัตถุหมุนตามเข็มนาฬิกา
3. หลักการของโมเมนต์
ถ้ามีแรงหลายแรงกระทำต่อวัตถุชิ้นหนึ่ง แล้วทำให้วัตถุนั้นสมดุลจะได้ว่า
| ผลรวมของโมเมนต์ทวนเข็มนาฬิกา | = ผลรวมของโมเมนต์ตามเข็มนาฬิกา |
| M ตาม | = M ทวน |
| F1 x L1 | = F2 x L2 |
การนำหลักการเกี่ยวกับโมเมนต์ไปใช้ประโยชน์
โมเมนต์ หมายถึง ผลของแรงซึ่งกระทำต่อวัตถุ เพื่อให้วัตถุหมุนไปรอบจุดหมุน
โมเมนต์ หมายถึง ผลของแรงซึ่งกระทำต่อวัตถุ เพื่อให้วัตถุหมุนไปรอบจุดหมุน
ความรู้เกี่ยวกับโมเมนต์ของแรง สมดุลของการหมุน และโมเมนต์ของแรงคู่ควบถูกนำมาใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ มากมาย โดยเฉพาะการประดิษฐ์เครื่องผ่อนแรงชนิดต่าง ๆ
คาน เป็นวัตถุแข็ง ใช้ดีด – งัดวัตถุให้เคลื่อนที่รอบจุด ๆ หนึ่ง ทำงานโดยใช้หลักของโมเมนต์
นักวิทยาศาสตร์ใช้หลักการของโมเมนต์มาประดิษฐ์คาน ผู้รู้จักใช้คานให้เป็นประโยชน์คนแรก คือ อาร์คีเมเดส ซึ่งเป็นนักปราชญ์กรีกโบราณ เขากล่าวว่า “ถ้าฉันมีจุดค้ำและคานงัดที่ต้องการได้ละก็ ฉันจะงัดโลกให้ลอยขึ้น”
คาน เป็นวัตถุแข็ง ใช้ดีด – งัดวัตถุให้เคลื่อนที่รอบจุด ๆ หนึ่ง ทำงานโดยใช้หลักของโมเมนต์
นักวิทยาศาสตร์ใช้หลักการของโมเมนต์มาประดิษฐ์คาน ผู้รู้จักใช้คานให้เป็นประโยชน์คนแรก คือ อาร์คีเมเดส ซึ่งเป็นนักปราชญ์กรีกโบราณ เขากล่าวว่า “ถ้าฉันมีจุดค้ำและคานงัดที่ต้องการได้ละก็ ฉันจะงัดโลกให้ลอยขึ้น”
คานดีด คานงัด แบ่งออกได้ 3 ระดับ
คานอันดับ 1 จุดหมุน (F) อยู่ในระหว่าง แรงต้านของวัตถุ (W) กับ แรงพยายาม (E)
ได้แก่ ชะแลง คีมตัดลวด กรรไกรตัดผ้า ตาชั่งจีน ค้อนถอนตะปู ไม้กระดก ฯลฯ
ได้แก่ ชะแลง คีมตัดลวด กรรไกรตัดผ้า ตาชั่งจีน ค้อนถอนตะปู ไม้กระดก ฯลฯ
คานอันดับ 2 แรงต้านของวัตถุ (W) อยู่ระหว่าง จุดหมุน (F) กับแรงพยายาม (E)
ได้แก่ เครื่องตัดกระดาษ เครื่องกระเทาะเม็ดมะม่วงหิมพานต์ รถเข็นดิน อุปกรณ์หนีบกล้วย ที่เปิดขวดน้ำอัดลม
ได้แก่ เครื่องตัดกระดาษ เครื่องกระเทาะเม็ดมะม่วงหิมพานต์ รถเข็นดิน อุปกรณ์หนีบกล้วย ที่เปิดขวดน้ำอัดลม
คานอันดับ 3 แรงพยายาม (E) อยู่ในระหว่าง จุดหมุน (F) กับ แรงพยายามของวัตถุ (W)
ได้แก่ คันเบ็ด แขนมนุษย์ แหนบ พลั่ว ตะเกียบ ช้อน ฯลฯ
ได้แก่ คันเบ็ด แขนมนุษย์ แหนบ พลั่ว ตะเกียบ ช้อน ฯลฯ
ตัวอย่างที่ 1 คานยาว 2 เมตร นำเชือกผูกปลายคานด้านซ้าย 0.8 เมตร แขวนติดกับเพดาน มีวัตถุ 30 กิโลกรัมแขวนที่ปลายด้านซ้าย ถ้าต้องการให้คานสมดุลจะต้องใช้วัตถุกี่กิโลกรัมแขวนที่ปลายด้านขวา (คายเบาไม่คิดน้ำหนัก)
เมื่อให้ O เป็นจุดหมุน เมื่อคายสมดุลจะได้
| ผลรวมของโมเมนต์ทวนเข็มนาฬิกา | = ผลรวมของโมเมนต์ตามเข็มนาฬิกา |
| M ตาม | = M ทวน |
| 3 x 0.8 | = W X 1.2 |
| W | = 20 kg |
ตอบ ดังนั้น จะต้องใช้วัตถุ 20 กิโลกรัม แขวนที่ปลายด้านขวา
5. ประโยชน์โมเมนต์
จากหลักการของโมเมนต์จะพบว่า เมื่อมีแรงขนาดต่างกันมากระทำต่อวัตถุคนละด้านกับจุดหมุนที่ระยะห่างจากจุดหมุนต่างกัน วัตถุนั้นก็สามารถอยู่ในภาวะสมดุลได้ หลักการของโมเมนต์จึงช่วยให้เราออกแรงน้อยๆ แต่สามารถยกน้ำหนักมากๆ ได้
ตัวอย่าง 2 คานสม่ำเสมอยาว 1 เมตร คานมีมวล 2 กิโลกรัม ถ้าแขวนวัตถุหนัก 40 และ 60 กิโลกรัมที่ปลายแต่ละข้าง
จะต้องใช้เชือกแขวนคานที่จุดใดคานจึงจะสมดุล
| ผลรวมของโมเมนต์ทวนเข็มนาฬิกา | = ผลรวมของโมเมนต์ตามเข็มนาฬิกา |
| M ตาม | = M ทวน |
| (40 x X) + (2 x ( X - 0.5)) |
= 60 x ( 1-X )
|
| 40 X + 2X - 1 | = 60 - 60X |
| 40X + 2X +60X | = 60 + 1 |
| 102X | = 61 |
| X | = 0.6 m |
ตอบ ต้องแขวนเชือกห่างจากจุก A เป็นระยะ 0.6 เมตร
4. โมเมนต์ในชีวิตประจำวัน
โมเมนต์เกี่ยวข้องกับกิจกรรมต่างๆ ในชีวิตประจำวันของเราเป็นอย่างมาก แม้แต่การเคลื่อนไหวของอวัยวะบางส่วนของร่างกาย การใช้เครื่องใช้หรืออุปกรณ์ต่างๆ หลายชนิด เช่น
โมเมนต์เกี่ยวข้องกับกิจกรรมต่างๆ ในชีวิตประจำวันของเราเป็นอย่างมาก แม้แต่การเคลื่อนไหวของอวัยวะบางส่วนของร่างกาย การใช้เครื่องใช้หรืออุปกรณ์ต่างๆ หลายชนิด เช่น
5. ประโยชน์โมเมนต์
จากหลักการของโมเมนต์จะพบว่า เมื่อมีแรงขนาดต่างกันมากระทำต่อวัตถุคนละด้านกับจุดหมุนที่ระยะห่างจากจุดหมุนต่างกัน วัตถุนั้นก็สามารถอยู่ในภาวะสมดุลได้ หลักการของโมเมนต์จึงช่วยให้เราออกแรงน้อยๆ แต่สามารถยกน้ำหนักมากๆ ได้
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น