ตอนที่ 1 แรงลัพธ์และแรงเสียดทาน

ผังมโนทัศน์สาระการเรียนรู้



 

แรงลัพธ์
          การดันกล่องมีแรงหลายแรงกระทำต่อวัตถุ แรงทั้งหมดจะรวมกันเหมือนเป็นแรง ๆ เดียว เราเรียกว่า แรงลัพธ์ ซึ่งจะกล่าวได้ว่า
                    ● เมื่อแรง 2 แรง กระทำในทิศทางเดียวกัน แรงลัพธ์เท่ากับผลรวมของแรงทั้งสอง จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกับทิศของแรงที่มากระทำ
                    ● เมื่อแรง 2 แรง กระทำในทิศทางตรงข้ามกัน แรงลัพธ์เท่ากับผลหักล้างของแรงทั้งสอง จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่มีแรงมากกว่า






          มนุษย์มีแรงกระทำอย่างจำกัด จึงคิดค้นสิ่งประดิษฐ์เพื่ออำนวยความสะดวกและช่วยให้ออกแรงน้อยลง เช่น รถเข็นและคาน

แรงเสียดทาน
          คือ แรงต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ เช่น ถ้าเราพยายามจะเคลื่อนย้ายตู้เสื้อผ้าจะเกิดแรงเสียดทานมากขึ้นซึ่งมีทิศทางตรงข้ามกับทิศที่เราออกแรง
          แรงเสียดทานแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ
                    1. แรงเสียดทานสถิต เกิดขึ้นเมื่อวัตถุยังไม่มีการเคลื่อนที่และจะมีค่าสูงสุดเมื่อวัตถุเริ่มเคลื่อนที่
                    2. แรงเสียดทานจลน์ เกิดขึ้นขณะที่วัตถุกำลังเคลื่อนที่
          ค่าของแรงเสียดทานขึ้นอยู่กับปัจจัยดังนี้
                    1. น้ำหนักของวัตถุ
                    2. ชนิดของผิวสัมผัส



 

ประโยชน์ของแรงเสียดทาน
          การเล่นกีฬาและการเดินทาง
                    รองเท้ากีฬาจะมีการเพิ่มแรงเสียดทานที่พื้นรองเท้า เพื่อช่วยลดอุบัติเหตุต่าง ๆ บริเวณขอบของขั้นบันไดมักทำเป็นร่องตื้น ๆ หรือติดแถบยาง เพื่อกันลื่นตกจากบันได
                    การเคลื่อนที่ของรถยนต์บนถนน ล้อรถยนต์จะมีส่วนผสมของคาร์บอน เพราะทำให้เกิดแรงเสียดทานได้มาก และดอกยางจะช่วยรีดน้ำเวลาฝนตก ทำให้รถยึดเกาะถนนได้ดีขึ้น 






          การก่อสร้าง
                    ใช้ค้อนตอกตะปูหรือใช้ไขควงไขนอตเพื่อยึดไม้เข้าด้วยกันหรือยึดบานพับติดกับไม้ เกิดแรงเสียดทานระหว่างตะปูกับเนื้อไม้ ทำให้สิ่งก่อสร้างต่าง ๆ แข็งแรง
                    ด้ามจับของภาชนะหรือเครื่องมือต่าง ๆ มักจะทำด้วยยางหรือพลาสติกเพื่อให้จับได้กระชับและไม่ลื่น จะใช้ยางรัดเพื่อเพิ่มแรงเสียดทานระหว่างจุกเกลียวกับมือ 




          การลดแรงเสียดทาน
                    ตลับลูกปืนในอุปกรณ์ต่าง ๆ ช่วยลดแรงเสียดทานให้ทำงานได้คล่อง บางครั้งแรงเสียดทานอาจทำให้เกิดอันตรายและเป็นโทษต่อมนุษย์ได้ เช่น ให้ความร้อนออกมาเป็นสาเหตุให้เกิดไฟไหม้ ใช้พลังงานในการเคลื่อนย้ายสิ่งของมาก ทำให้สิ้นเปลืองแรงและพลังงาน



 

ตอนที่ 2 ความดันและแรงพยุง

ผังมโนทัศน์สาระการเรียนรู้ 



 

ความดันอากาศ
          ความดันอากาศในชีวิตประจำวัน
                    จะสัมผัสความดันอากาศเมื่อขึ้นที่สูง ๆ จะรู้สึกหูอื้อ เช่นเดียวกับเวลาขึ้นเครื่องบิน
                    ในการก่อสร้าง ช่างจะใช้สายยางเล็ก ๆ ใส่น้ำเพื่อวัดระดับในการเทคาน หรือในการทำกาลักน้ำก็อาศัยความดันอากาศเช่นเดียวกัน





 

ความดันของของเหลว
          หากนำขวดพลาสติกมาเจาะรูที่ตำแหน่งต่าง ๆ ในแนวดิ่ง แล้วใส่น้ำจนเต็มขวด น้ำจะพุ่งออกมาจากรูที่เจาะไว้ แสดงว่า มีแรงกระทำต่อน้ำในขวด เรียกว่า แรงดันน้ำ
          แรงดันน้ำมีทิศตั้งฉากกับผิวของวัตถุต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ซึ่งเรียกว่า ความดันของของเหลว ยิ่งลึกลงไปใต้ผิวน้ำแรงดันน้ำก็ยิ่งมาก
          เครื่องมือที่ใช้วัดความดันของของเหลว คือ แมนอมิเตอร์ ซึ่งใช้วัดความดันแก๊สได้ด้วย
          สามารถนำไปประยุกต์สร้างสายยางดับเพลิง ซึ่งปลายสายจะมีขนาดเล็กกว่าส่วนอื่น ๆ นอกจากนี้ยังสามารถใช้แรงดันน้ำจากเขื่อนหมุนกังหันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้




แรงพยุงของของเหลว
          วัตถุที่อยู่ในน้ำจะมีแรงที่กระทำต่อวัตถุในทิศทางตรงกันข้ามกับน้ำหนักของวัตถุ เรียกว่า แรงพยุงของของเหลว ถ้าน้ำหนักของวัตถุน้อยกว่าแรงพยุง วัตถุจะลอยน้ำ
          เช่น เมื่อหย่อนแท่งโลหะลงในน้ำจะพบว่า แท่งโลหะจมน้ำ แต่ถ้าทำให้แท่งโลหะมีพื้นที่ว่างภายใน แล้วหย่อนลงในน้ำ พบว่าแท่งโลหะบางส่วนจมอยู่ใต้ผิวน้ำเท่านั้น เพราะน้ำถูกแทนที่มากขึ้น จนน้ำหนักของน้ำที่ถูกแทนที่ (แรงพยุง) เท่ากับน้ำหนักของโลหะนั้น




            ความรู้นี้สามารถนำมาใช้ประโยชน์ โดยอาศัยว่าเมื่อต้องการให้เรือดำน้ำดำลงไปใต้ผิวน้ำ จะเปิดช่องให้น้ำไหลเข้าสู่ช่องว่างรอบตัวเรือ เรือจะค่อย ๆ จมลงใต้ผิวน้ำ เมื่อได้ความลึกตามต้องการก็จะปั๊มน้ำออกจนน้ำหนักของเรือเท่ากับแรงพยุง และเมื่อขึ้นสู่ผิวน้ำจะปั๊มน้ำออกอีกทำให้น้ำหนักของเรือน้อยกว่าแรงพยุงและช่วยพยุงเรือขึ้นสู่ผิวน้ำ





แหล่งที่มาของเนื้อหา : สำนักพิมพ์วัฒนาพานิช www.wpp.co.th