โมเมนต์ของแรง ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 วิชาฟิสิกส์

เพื่อน ๆ หลายคนอาจจะคุ้นเคยกับโมเมนต์กันดี และบทเรียนที่เรานำมาฝากเพื่อน ๆ วันนี้ก็เป็นเรื่องโมเมนต์ของแรง (ไม่ใช่โมเมนต์จากคู่ชิปคู่ไหนนะ !) เพื่อน ๆ อาจจะยังไม่รู้ว่าชีวิตประจำวันของเราใช้ประโยชน์จากโมเมนต์ของแรงเยอะมาก ๆ จะมีโมเมนต์แบบไหนบ้างก็ไปดูพร้อม ๆ กันเลย

ใครที่อยากเรียนเรื่องนี้ในรูปแบบแอนิเมชัน ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน StartDee เลย

โมเมนต์ของแรงคืออะไร ?

ในทางฟิสิกส์ เมื่อเราออกแรงกระทำกับวัตถุโดยไม่ผ่านจุดศูนย์กลางมวลแล้ววัตถุเกิดการหมุน เราก็จะพูดได้ว่าแรงนั้นทำให้เกิดโมเมนต์การหมุนกับวัตถุ ดังนั้นโมเมนต์ของแรงคือก็คือ ผลคูณ ของ แรง กับ ระยะตั้งฉากจากแนวแรงถึงจุดหมุน

M = F x L

M = โมเมนต์ของแรง (นิวตันเมตร)

F = แรง (นิวตัน, N)

L = ระยะตั้งฉากจากแนวแรงถึงจุดหมุน (เมตร, m) 

โมเมนต์เป็นปริมาณเวกเตอร์เพราะมีทั้งขนาดและทิศทาง มีหน่วยเป็น (นิวตันเมตร) โดยเรานิยมบอกทิศของโมเมนต์ตามทิศทางการเดินของเข็มนาฬิกา ซึ่งวิธีดูง่าย ๆ คือการวนแรงไปทางจุดหมุน แล้วดูว่าโมเมนต์มีทิศเดียวกันหรือตรงข้ามกับการเดินของเข็มนาฬิกา

รูปที่ 1: แสดงทิศทางของโมเมนต์แบบตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกา

หลักการการนำโมเมนต์ไปใช้งาน

หลักการของโมเมนต์ของแรงก็คือ ถ้ามีแรงหลายแรงกระทำต่อวัตถุชิ้นหนึ่งแล้วทำให้วัตถุนั้นสมดุลต่อการหมุน จะได้ว่า 

ผลรวมของโมเมนต์ทวนเข็มนาฬิกา = ผลรวมของโมเมนต์ตามเข็มนาฬิกา 

M ทวน = M ตาม

F₁ x L₁ = F₂ x L₂

โมเมนต์ในชีวิตประจำวัน

อย่างที่บอกไปว่าชีวิตประจำวันของเราใช้ประโยชน์จากโมเมนต์ของแรงเยอะมาก ๆ เพื่อน ๆ ลองนึกถึงกรรไกร มีดตัดเล็บ หรือแม้แต่เครื่องเล่นไม้กระดกที่เราเคยเล่นตอนเด็ก ๆ ก็อาศัยหลักการของโมเมนต์เหมือนกันนะ

นอกจากนี้ความรู้เกี่ยวกับโมเมนต์ของแรงยังถูกนำมาใช้ในการประดิษฐ์เครื่องทุ่นแรงในชีวิตประจำวันด้วย เช่น คีมตัดลวด ที่ตัดเล็บ กรรไกรตัดกระดาษ สังเกตว่าถ้ามีแรงหลายแรงกระทำต่อวัตถุชนิดหนึ่งแล้วทำให้วัตถุนั้นสมดุล ก็นำหลักการ “โมเมนต์ทวนเท่ากับโมเมนต์ตาม” ของโมเมนต์ออกมาใช้งานได้เลย

รูปที่ 2: ตัวอย่างเครื่องทุ่นแรงในชีวิตประจำวันที่อาศัยหลักการฟิสิกส์เรื่องโมเมนต์ของแรง

จากรูปเราจะเห็นว่าเครื่องทุ่นแรงต่าง ๆ ก็จะมีจุดหมุนซ่อนอยู่ ถ้าเพื่อน ๆ หาจุดหมุนและจุดที่ต้องออกแรงรอบจุดหมุนเจอ ก็ให้เริ่มเอ๊ะไว้ได้เลยว่าน่าจะเป็นเรื่องเกี่ยวกับโมเมนต์ของแรงแน่ ๆ และถ้าเพื่อน ๆ สนใจบทเรียนวิชาฟิสิกส์เรื่องอื่น ๆ ก็คลิกไปดูบทเรียนเรื่อง งานและพลังงาน ต่อได้เลย ! ส่วนใครอยากเรียนแบบแอนิเมชันสุดปังกับทีมคุณครู StartDee คลิกดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน StartDee ที่แบนเนอร์ด้านล่างได้เลย