Home
Education
Classroom
Knowledge
Blog
TV
ธรรมะ
กิจกรรม
โครงการทรูปลูกปัญญา

หลักการทำงานของคาน

Posted By Thananthorn | 23 ม.ค. 62
11,050 Views

  Favorite

มนุษย์เรามีการสร้างสิ่งปลูกสร้างซึ่งสะท้อนอารยธรรมของกลุ่มคนในพื้นที่นั้น ๆ มาอย่างยาวนาน โดยการสร้างสิ่งปลูกสร้างนี้ย่อมต้องอาศัยเครื่องทุ่นแรงในทำงาน และหนึ่งในเครื่องทุ่นแรงที่นับเป็นเทคโนโลยีพื้นฐานจากโลกยุคโบราณ ซึ่งยังคงมีประโยชน์ช่วยผ่อนแรงในการทำงานของมนุษย์อย่างมหาศาล ก็คือ คาน นั่นเอง และด้วยหลักการทำงานของคานนี้ คนสมัยก่อนจึงสามารถก่อสร้างสิ่งปลูกสร้างขนาดใหญ่อย่างมหาพีรามิด หรือเคลื่อนย้ายวัตถุขนาดใหญ่ให้เป็นไปตามต้องการ โดยออกแรงน้อยแต่ได้งานมากได้

ภาพ : Pixabay

 

ทั้งนี้ไม่มีหลักฐานเป็นที่แน่ชัดว่ามนุษย์เราเริ่มใช้คานในการผ่อนแรงมานานเท่าไรแล้ว เรารู้แค่เพียงว่าในปัจจุบันเราก็ยังคงอาศัยเครื่องทุ่นแรงชนิดนี้ในการอำนวยความสะดวกในชีวิตประจำวันอยู่เสมอ เพียงแต่บางคนอาจไม่รู้ตัวด้วยซ้ำว่ากำลังใช้เทคโนโลยีนี้อยู่ โดยหลักฐานที่เก่าแก่ที่สุดมีเพียงแค่บันทึกของ อาร์คิมีดีส นักคณิตศาสตร์ ชาวอียิปต์ ที่กล่าวถึงหลักการทำงานของคานไว้เพียงสั้น ๆ คือ “Give me the place to stand, and I shall move the earth” ซึ่งเป็นหลักการของคานที่มีอายุมากที่สุดเท่าที่ถูกบันทึกเอาไว้

 

คาน อาศัยหลักการของโมเมนต์ นั่นคือ เมื่อมีวัตถุที่เป็นของแข็งและจุดหมุนอยู่ ณ จุดใดจุดหนึ่งบนคาน การออกแรง ณ จุดที่ห่างจากจุดหมุน จะเป็นการเพิ่มปริมาณของโมเมนต์ โดยมีมุมระหว่างแรงกระทำกับระยะห่างจากจุดหมุนเป็นอีกปัจจัยด้วย นั่นคือ โมเมนต์จะมากที่สุดเมื่อแรงกระทำตั้งฉากกับระยะห่าง ตามสมการ
M=F×Rsinθ

     โดยที่     M คือ โมเมนต์ ของการหมุน มีหน่วย นิวตันเมตร (N∙m)
                 F คือ แรงกระทำมีหน่วยเป็นนิวตัน (N)
                 R คือ ระยะห่างระหว่างแรงกระทำกับจุดหมุน มีหน่วยเป็นเมตร (m)
                θ คือ มุมระหว่างแรงกระทำกับระยะห่างจากจุดหมุน

ภาพ : Shutterstock

 

จากความรู้เกี่ยวกับโมเมนต์หรือคานนี้ ถูกนำไปประยุกต์ในการทำงานได้หลากหลาย โดยเฉพาะการนำคานไปใช้กับเรื่องของการดีดหรือการงัด โดยอาศัยการเกิดโมเมนต์ของแรงคู่ควบในการหมุน ทำให้การออกแรงกับคาน แล้วจะเกิดแรงในการต้านการหมุนขึ้น เป็นแรงควบคู่กัน เรียกโดยง่าย ๆ ว่า แรงพยายาม กับแรงต้าน ซึ่งจะเกิดขึ้นในทิศตรงข้ามกันคือ ตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกาเสมอ ดังแผนภาพต่อไปนี้

ภาพ : Shutterstock

 

นอกจากนี้ เรายังสามารถแบ่งคานตามระบบที่คานทำงานอย่างคร่าว ๆ ออกเป็น 3 ระบบ หรือโดยทั่วไปอาจเรียกว่า คาน 3 อันดับ คือ

คานอันดับ 1 คือ คานที่มีจุดหมุนอยู่ระหว่าง แรงพยายามและแรงต้าน
 

ภาพ : Shutterstock

 

ตัวอย่างของเครื่องใช้ที่อาศัยหลักการของคานอันดับ 1 เช่น กรรไกร ไม้พาย กรรไกรตัดเล็บ คีมตัดลวด

ภาพ : Pixabay

 

คานอันดับ 2 คือ คานที่มีแรงต้านอยู่ระหว่าง แรงพยายามและจุดหมุน

ภาพ : Shutterstock


ตัวอย่างของเครื่องใช้ที่อาศัยหลักการของคานอันดับ 2 เช่น รถเข็น ที่เปิดขวดแบบฝาจีบ

ภาพ : Pixabay

 

คานอันดับ 3 คือ คานที่มีแรงพยายามอยู่ระหว่าง แรงต้านและจุดหมุน

ภาพ : Shutterstock

 

ตัวอย่างของเครื่องใช้ที่อาศัยหลักการของคานอันดับ 3 เช่น การคีบตะเกียบ คีมคีบน้ำแข็ง
 

ภาพ : Pixabay

 

 

เว็บไซต์ทรูปลูกปัญญาดอทคอมเป็นเพียงผู้ให้บริการพื้นที่เผยแพร่ความรู้เพื่อประโยชน์ของสังคม ข้อความและรูปภาพที่ปรากฏในบทความเป็นการเผยแพร่โดยผู้ใช้งาน หากพบเห็นข้อความและรูปภาพที่ไม่เหมาะสมหรือละเมิดลิขสิทธิ์ กรุณาแจ้งผู้ดูแลระบบเพื่อดำเนินการต่อไป
Tags
  • Posted By
  • Thananthorn
  • 0 Followers
  • Follow