ปฏิบัติการฟิสิกส์ เรื่อง โมเมนต์ของแรงและสมดุลคาน

        วันที่ 16 ธันวาคม 2562 เวลา 08.45– 10.30 น. ณ ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ โครงการห้องเรียน พิเศษ SMP โรงเรียนคัมภีร์วิทยา มีการจัดการเรียนการสอนปฏิบัติการฟิสิกส์ เรื่อง โมเมนต์ของแรงและสมดุลคาน แก่นักเรียน SMP ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4/1 โดยมี อ.นูรีดา กะลูแป เป็นผู้สอน และนักวิทยาศาสตร์เป็นผู้ช่วยแลบปฎิบัติการ

วัตถุประสงค์การทดลอง
1.อธิบายสมดุลกลของวัตถุ โมเมนต์ของแรงและผลรวมของโมเมนต์ที่มีต่อการหมุ่น
2.คำนวนโมเมนต์ของแรง และผลรวมของโมเมนต์ของแรงที่มีต่อการหมุ่น

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

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

รูปบรรยากาศการทดลอง

        จาการลงมือปฏิบัติและเรียนรู้ด้วยตัวเองของนักเรียนทำให้สามารถทดลองและอธิบายโมเมนต์ของแรงและสมดุลคาน สามารถสรุปและสังเกตได้ว่า ถ้าคานเป็นคานที่มีน้ำหนักสม่ำเสมอ นำ้หนักของคานจะตกตรงจุดกึ่งกลางของคาน ถ้าต้องการใหคานช่วยผ่อนแรงจะต้องให้ระยะตั้งฉากจากแรงความพยายามไปยังจุดหมุนยาวกว่าระยะตั้งฉากจากแรงความต้านทานไปยังจุดหมุน และสามารถเชื่อมโยงความรู้ แนวคิดของนักเรียนกับชีวิตประจำวันได้ เช่น การนำหลักการโมเมนต์มาช่วยให้เราออกแรงน้อยๆ แต่สามารถยกนำ้หนักมากๆได้