โดย เนื้อ หาจะอยู่ ช่วง 37:28 -47:00 ของคลิป
เครื่องกล (simple machines) เป็นอุปกรณ์หรือกลไกพื้นฐานที่เปลี่ยนแปลงทิศทางหรือขนาดของแรงเพื่อทำงานได้ง่ายขึ้น โดยไม่เปลี่ยนแปลงปริมาณงานที่ทำ
จากการที่เรารู้แล้วว่า เครื่องกล คือการใช้เครื่องมือเพื่อนำมาช่วยเราจึงมีการวัดได้โดยการใช้
การได้เปรียบเชิงกล (Mechanical Advantage) และประสิทธิภาพเชิงกล (Mechanical Efficiency) เป็นแนวคิดที่สำคัญในวิชากลศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์:
การได้เปรียบเชิงกล (Mechanical Advantage, MA): คือ อัตราส่วนของแรงที่รับ (output force) ต่อแรงที่ใช้ (input force) ในระบบกลไกหรือเครื่องกล. สูตรคำนวณมีดังนี้:
\[ \text{MA} = \frac{\text{Output Force}}{\text{Input Force}} \]
ประสิทธิภาพเชิงกล (Mechanical Efficiency, ME): คือ อัตราส่วนของพลังงานที่ได้รับ (output work) ต่อพลังงานที่ใช้ (input work), โดยปกติแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์. สูตรคำนวณคือ:
\[ \text{ME} = \left( \frac{\text{Output Work}}{\text{Input Work}} \right) \times 100\% \]
คาน(Lever):
– Work Input ในกรณีของคาน, งานที่ใส่เข้าไปยังคงเป็นผลคูณของแรงที่ใช้กับคานและระยะทางที่คานเคลื่อนที่ แต่แรงนี้อาจเป็นแรงที่กระทำต่อคานจากจุดหนึ่งหรือหลายจุด.
– Work Output: งานที่ได้รับจากคานคือผลคูณของน้ำหนักที่คานรองรับและระยะทางที่น้ำหนักนั้นเคลื่อนที่ ซึ่งอาจเป็นการเคลื่อนที่ของจุดที่น้ำหนักถูกรองรับบนคาน.
– สมการ:
$$ F \times S_1 = W \times S_2 $$
ล้อและเพลา (Wheel and Axle):
– Work Input :แรงที่ใช้กับล้อและระยะทางที่ล้อหมุน.
– Work Output: แรงที่เพลาใช้และระยะทางที่เพลาหมุน.
– สมการ
$$ F \times 2 \pi \times R = W \times 2 \pi \times r$$
$$ F \times R = W \times r $$
พื้นเอียง (Inclined Plane):
– Work Input :แรงที่ใช้เคลื่อนที่วัตถุขึ้นทางลาดเอียงและระยะทางของทางลาดเอียง.
– Work Output: น้ำหนักของวัตถุและความสูงที่วัตถุถูกยกขึ้น.
– สมการ $$ F \times L = W \times h $$
ลิ่ม (Wedge):
– Work Input :แรงที่ใช้กับลิ่มและระยะทางที่ลิ่มเคลื่อนที่.
– Work Output: แรงที่ลิ่มใช้และระยะทางที่วัตถุถูกเคลื่อนที่.
– สมการ $$ F \times H = W \times L $$
สกรู (Screw):
– Work Input :แรงที่ใช้หมุนสกรูและระยะทางที่สกรูเคลื่อนที่ตามเส้นรอบวง.
– Work Output: แรงที่สกรูใช้และระยะทางที่สกรูเคลื่อนที่ตามแกน.
– สมการ $$ F \times 2 \pi \times r = W \times h $$
ถึงเครื่องกลจะช่วยเปลี่ยนแปลงแรงที่ใช้และระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ แต่งานทั้งหมดที่ทำยังคงเท่าเดิม
สรุปคือ ทดแรงแต่ไม่ทดงาน งานหรือพลังงานเท่าเดิม (ถ้าไม่นับแรงเสียดทาน)
