เทคนิคช่วยจำฟิสิกส์

ลำดับตอนที่ #6 : คาน โมเมนต์ (หรือ Torque แหละในระดับม.ปลาย)

อันนี้เราว่าไม่มีอะไร เท่าไหร่นะเรื่องคานอ่ะ มันก็แค่อะไรที่อยู่ใกล้จุดหมุนมากกว่าต้องออกแรงมาก อะไรที่อยู่ไกลจากจุดหมุนก็ออกแรงน้อย เพราะได้เปรียบในเรื่องแขนของแรง
ยกตัวอย่างเกี่ยวกะ โมเมนต์ (หรือ Torque ) สมมุติมีบานประตูบานนึงแล้วกัน ถ้ามันปิดอยู่เราจะเปิดมันยังไง ถึงจะออกแรงน้อยที่สุด เราก็จะต้องออกแรงที่ขอบประตู (ลองไปดึงใกล้บานพับดิ ใช้แรงเยอะมากๆ)เพราะนั่นเกิดจาก บานพับทำตัวเป็นจุดหมุน ที่ขอบจะห่างจากบานพับมาก ตรงใกล้บานพับ จะห่างจากจุดหมุนน้อย ทำให้ต้องออกแรงมาก

(สีชมพู บานพับ
สีดำ ประตู(มองจากด้านบน)
เส้นเหลืองคือ ระยะทางจากจุดหมุนไปยังแรงไกล
เขียวคือ ระยะทางจากจุดหมุนไปยังแรงใกล้
(เรื่องเหล่านี้เอาไปประยุกต์กับ ล้อและเพลาก็ได้ ว่าถ้าแกนกลางมันใหญ่ก็ออกแรงน้อย แกนกลางเล็กก็ออกแรงมาก)

เพราะโมเมนต์ ขึ้นกับตัวแปรสองตัวเท่ากันคือ แรง และ ระยะทางที่ตั้งฉากกับแนวแรง

ย้ำว่าต้องเป็นระยะทางที่ตั้งฉากกับแนวแรง หรือจะคิด เป็นแรงที่ตั้งฉากกับระยะทางก็ได้ ตามสะดวก

คงจะงงกันว่าทำไมต้องตั้งฉาก เอาประตูบานเดิมนะ ที่ปิดอยู่ แต่ให้เปิดประตูวิธีนี้แทน


 (ใครเปิดประตูวิธีนี้ แสดงว่าเอ๋อมากๆ) เพราะดันประตูเข้าไปที่บานพับ คงจะเปิดได้หรอก
ถ้าจะมองเป็นเรื่องโมเมนต์ก็คือ เราไปผลักแนวเนี่ย ถามว่าเกิดโมเมนต์มะ?  มีแรง กะ ระยะทางแล้วนิ ตอบได้เลยว่าไม่เกิด เพราะระยะทางอันนั้นไม่ตั้งฉากกับแนวแรง แต่ขนานกับแนวแรง
เพราะฉะนั้นเวลาคิดกรุณาแตกแรงให้อยู่ตั้งฉากกับระยะทาง หรือจะแตกระยะทางให้ตั้งฉากกับแนวแรงก็ได้ (สำหรับการแตกแรง คิดว่าทุกคนที่เรียนม.4 มาแล้วคงจะแตกแรงเป็นนะครับ สำหรับม.ต้น ลองใช้ตรีโกณงมดู แต่พี่ว่าใจเย็นๆ ก่อนก็ได้ เพราะของม.ต้น เค้าจะไม่ต้องให้แตกแรง มีแต่ โมเมนต์ทวน เท่ากับ โมเมนต์ตาม ก็แค่นั้น)

สรุป สมการของเรื่องเนี้ยก็คือ โมเมนต์ = แรง * ระยะทางตามแนวแรง
เวลาคิดก็กำหนดให้จุดใดจุดหนึ่งเป็นจุดหมุนก็จบแร้ว ได้เท่ากัน
ตัวอย่างละกาน

ไม้อันหนึ่งขนาดไม่สม่ำเสมอมีมวล 0.6 กิโลกรัม เมื่อใช้มวล 0.24 กิโลกรัมแขวนที่ปลายหนึ่งแล้วทำให้แท่งไม้สมดุลในแนวระดับได้ดังรูป จงหาว่า จุดศูนย์ถ่วงของไม้อยู่ห่างจากปลาย A เท่าใด

มันสมดุล แสดงว่า โมเมนต์ทวน และ ตามต้องเท่ากัน
ตั้งไปเลยว่า M(ทวน) = M(ตาม)
โมเมนต์ คือ แรงคูณระยะทางที่ตั้งฉากกับแนวแรง
โมเมนต์ทวนคือ มวล * g * ระยะทางห่างจากจุดหมุนที่ตั้งฉากกับแนวแรง
แทนค่าได้ 0.24 * 10 * 15
โมเมนต์ตาม 0.6 * 10 * X(ต้องการหา)

0.24 * 10 * 15 = 0.6 * 10 * X

แก้สมการได้ X คือ 6 cm แต่ห้ามตอบว่า 6 เพราะเค้าถามว่าห่างจาก A เท่าไหร่ ก็เอา 15+6 ได้ 21
เป็นคำตอบ (ระวังนะ ส่วนใหญ่มันจะหลอกคนที่สะเพร่าแบบนี้แหละ ผิดง่ายๆแต่เจ็บใจ และมันจะมีช้อยหลอกแน่นอน)