เครื่องกล (10)

ก

รายงาน
เร่ือง เคร่ืองกล
วชิ าวทิ ยาศาสตร์พืน้ ฐาน 4 (ว22102)
ช้ันมธั ยมศึกษาปี ที่ 2

จดั ทาโดย
เดก็ ชาย สิทธวรี ์ สุรยสกลวชั ร์

เลขท่ี 10 ช้ัน ม.2/3

เสนอ
อาจารย์นวชั ปานสุวรรณ

รายงานนีเ้ ป็ นส่วนหน่ึงของการศึกษาวชิ าวทิ ยาศาสตร์พืน้ ฐาน 4 (ว22102)

ภาคเรียนที่ 2 ปี การศึกษา 2562
โรงเรียนกาญจนาภเิ ษกวทิ ยาลยั นครปฐม

(พระตาหนักสวนกหุ ลาบมธั ยม)

ข

ค

คานา

รายงานเล่มน้ีจดั ทาข้ึนเพ่ือเป็ นส่วนหน่ึงของการศึกษาวชิ าวชิ าวทิ ยาศาสตร์พ้นื ฐาน 4 (ว22102)
เร่ือง เคร่ืองกล โดยมีวตั ถุประสงคเ์ พอื่ ศึกษาเก่ียวกบั หลกั การของงาน และการหาคานวณต่าง เพือ่ นาไปใช้
ในการเรียน การสอน และสามารถนาไปทาเป็นสื่อการสอนในรูปแบบตา่ งๆได้ โดยสามารถอา้ งอิงขอ้ มูล
จากรายงานน้ี

ผจู้ ดั ทา
สิทธวรี ์ สุริยสกลวชั ร์

8 มกราคม 2563

สารบญั ง

เร่ือง หน้า
1
เคร่ืองกล คือ 2-3
พ้นื เอียง 4
5-9
ลอ้ และ เพลา 10 -13
รอก 14
คาน 15
ลิ่ม 16
สครู 17
อา้ งอิง

ประวตั ิผจู้ ดั ทา

1

เครื่องกลแบบง่าย

เครื่องกลอย่างง่าย หรือเครื่องผ่อนแรง ในทางฟิ สิกส์ เป็ นอปุ กรณ์ทใี่ ช้แรงเพยี งอย่างเดียวในการ
ทางาน เมื่อแรงหน่ึงมากระทากบั วตั ถุทาให้เกดิ การเคลื่อนย้ายท่ีของวตั ถุ โดยแรงทกี่ ระทาผ่านทางระบบจะ
ใช้แรงน้อยกว่าแรงที่กระทาโดยตรง โดยอตั ราส่วนระหว่างแรงท้งั สองนีถ้ ือว่าเป็ นข้อได้เปรียบเชิงกล

2

เคร่ืองกลอย่างง่ายทงั้ หกชนิด โดยมีสัญลกั ษณ์แสดงถงึ รูปร่างของเคร่ืองกลนั้น ได้แก่

 พน้ื เอียง หมายถึง เป็นเคร่ืองมือกลพ้ืนฐานชนิดหน่ึงที่ใชผ้ อ่ นแรง อาจอยใู่ นรูปแบบเป็ นไม้
กระดานยาวเรียบ ใชพ้ าดบนที่สูง หรือพ้ืนผวิ ระหวา่ งพ้ืนตา่ งระดบั เคลื่อนท่ีวตั ถุดว้ ยการลากหรือ
ผลกั ประโยชนข์ องพ้นื เอียง คือ ช่วยอานวยความสะดวก และช่วยผอ่ นแรงในการขนยา้ ยส่ิงของข้ึน
หรือลงจากยานพาหนะ

o สูตรทใี่ ช้คานวณเรื่องพนื้ เอียง

งานที่ใหก้ บั เคร่ืองกล = งานท่ีไดจ้ ากเครื่องกล
E d1 = W d2
E = แรงความพยายามหรือแรงท่ีใชล้ ากวตั ถุ (นิวตนั )
d1 = ความยาวของพ้ืนเอียง (เมตร)
W = แรงความตา้ นทานหรือน้าหนกั ของวตั ถุ (นิวตนั )
d2 = ความสูงของพ้ืนเอียง

o ตัวอย่างการคานวณ
นาย ก. ใชพ้ ้นื เอียงยาว 8 เมตร วางพาดกาแพงสูง 2 เมตร โดยใหป้ ลายของพ้ืนเอียงอยบู่ นกาแพง
พอดี แลว้ ลากวตั ถุหนกั 500 นิวตนั ข้ึนไปไวบ้ นกาแพง จงหาวา่ นาย ก ออกแรงเท่าใด

ใหอ้ อกแรงลาก = X นิวตนั

งานท่ีให้ = งานท่ีได้
แรงที่ใชล้ าก × ความยาวพ้ืนเอียง = น้าหนกั วตั ถุ × ความสูงพ้นื เอียง
X × 8 = 500 × 2
X = 500 × 2 / 8 = 125 นิวตนั
แรงที่ออกเทา่ กบั 125 นิวตนั

3

o ตัวอย่างการคานวณ เด็กชายดาออกแรง 60 นิวตนั ก็สามารถลากวตั ถุหนกั 300 นิวตนั ข้ึนไปตาม
พ้นื เอียง ซ่ึงวางพาดกาแพงสูง 1.5 เมตรได้ จงหาวา่ พ้ืนเอียงยาวเทา่ ใด

งานท่ีให้ = งานท่ีได้
แรง × ความยาวพ้นื เอียง = น้าหนกั วตั ถุ × ความสูงพ้ืนเอียง
60 × ความยาวพ้นื เอียง = 300 × 1.5
ความยาวพ้ืนเอียง = 300 × 1.5 / 60 = 7.5 เมตร

4

 ลอ้ และเพลา หมายถึง ลอ้ และเพลา เป็นเครื่องกลที่ช่วยผอ่ นแรงประกอบดว้ ยวตั ถุทรงกระบอก 2
อนั ติดกนั อนั ใหญ่เรียกวา่ ลอ้ อนั เล็กเรียกวา่ เพลา ใชเ้ ชือก 2 เส้น พนั รอบลอ้ เส้นหน่ึง อีกเส้นหน่ึง
พนั รอบเพลาโดยพนั ไปคนละทาง ปลายขา้ งหน่ึงของเชือกท่ีพนั รอบเพลาผกู ติดกบั วตั ถุ ปลาย
ขา้ งหน่ึงของเชือกที่พนั รอบลอ้ ใชส้ าหรับออกแรงดึง เป็ นเคร่ืองมือที่เราเห็นและใชใ้ น
ชีวติ ประจาวนั ทว่ั ไป ไดแ้ ก่ พวงมาลยั รถยนต์ สวา่ นไฟฟ้า พดั ลม ซ่ึงจะประกอบดว้ ยเพลาเป็น
แกนกลาง ส่วนลอ้ จะอยขู่ า้ งนอก

o สูตรทใี่ ช้คานวณเรื่องล้อและเพลา
E R = W r (ไมค่ ิดแรงเสียดทาน)
E = แรงความพยายามหรือแรงท่ีใชด้ ึง (นิวตนั )
R = รัศมีของลอ้ (เมตร)
W = แรงความตา้ นทานหรือน้าหนกั ของวตั ถุ (นิวตนั )
r = รัศมีของเพลา (เมตร)

 รอก เป็นเคร่ืองกลท่ีใชส้ าหรับยกของข้ึนท่ีสูงหรือหยอ่ นลงไปในท่ีต่า รอกมีลกั ษณะเป็นลอ้ มหมุน
ไดค้ ล่องรอบตวั และมีเชือกพาดลอ้ สาหรับยกตวั และดึงวตั ถุ

5

o รอก แบ่งเป็ น 2 ประเภท คอื รอกเดยี่ วและรอกพวง
รอกเดย่ี ว แบ่งเป็ น รอกเด่ียวตายตวั และรอกเดยี่ วเคลื่อนที่

รอกเด่ียวตายตวั เป็นรอกท่ีตรึงติดอยกู่ บั ที่ ใชเ้ ชือกหน่ึงเส้นพาดรอบลอ้ โดยปลายขา้ งหน่ึงผกู ติดกบั วตั ถุ
ปลายอีกขา้ งหน่ึงใชส้ าหรับดึง เมื่อดึงวตั ถุข้ึนในแนวด่ิง แรงท่ีใชด้ ึงจะมีคา่ เท่ากบั น้าหนกั ของวตั ถุ รอกเดี่ยว
ตายตวั ไมช่ ่วยผอ่ นแรงแตส่ ามารถอานวยความสะดวกในการทางาน ตวั อยา่ งเช่น การชกั ธงชาติข้ึนสู่ยอดเสา
การลาเลียงวสั ดุอุปกรณ์ท่ีใชใ้ นการก่อสร้างข้ึนที่สูง

o สูตรทใี่ ช้ คานวณ
E=W
E = แรงความพยายาม หรือแรงที่ใชด้ ึงวตั ถุ (นิวตนั )
W = แรงตา้ นทานหรือน้าหนกั ของวตั ถุ (นิวตนั )

o รอกเดี่ยวเคลอื่ นที่ เป็นรอกท่ีเคล่ือนที่ไดข้ ณะท่ีใชง้ าน วตั ถุผกู ติดกบั ตวั รอกใชเ้ ชือกหน่ึงเส้นพาด
รอบลอ้ โดยปลายขา้ งหน่ึงผกู ติดกบั เพดาน ปลายอีกขา้ งหน่ึงใชส้ าหรับดึง เมื่อดึงวตั ถุข้ึนในแนวดิ่ง
แรงที่ใชด้ ึงมีค่าเท่ากบั คร่ึงหน่ึงของน้าหนกั ของวตั ถุ รอกเดี่ยวเคล่ือนที่เป็นเครื่องกลท่ีช่วยผอ่ นแรง

6

o สูตรทใ่ี ช้ คานวณ

E = W/2
E = แรงความพยายาม หรือแรงท่ีใชด้ ึงวตั ถุ (นิวตนั )
W = แรงตา้ นทานหรือน้าหนกั ของวตั ถุ (นิวตนั )

7

o รอกพวง รอกพวงแบ่งเป็ น 3 ระบบ คือ รอกพวงระบบท่ี 1 ระบบท่ี 2 และระบบท่ี 3
 รอกพวงระบบที่ 1 ประกอบดว้ ยรอกเด่ียวเคล่ือนท่ีหลายตวั รอกแตล่ ะตวั มีเชือกคลอ้ ง
หน่ึงเส้น โดยปลายขา้ งหน่ึงผูกติดกบั เพดาน ปลายอีกขา้ งหน่ึงผกู กบั รอกตวั ถดั ไป วตั ถุ
ผกู ติดกบั รอกตวั ล่างสุด เชือกที่คลอ้ งรอบรอกตวั บนสุดใชส้ าหรับดึง

o สูตรทใ่ี ช้ คานวณ
E = W/2n
E = แรงความพยายาม หรือแรงที่ใชด้ ึงวตั ถุ (นิวตนั )
W = แรงตา้ นทานหรือน้าหนกั ของวตั ถุ (นิวตนั )
n = จานวนรอกเด่ียวเคล่ือนท่ี

8

 รอกพวงระบบท่ี 2 ประกอบดว้ ยรอก 2 ตบั ตบั บนแขวนติดเพดาน วตั ถุผกู ติดกบั รอก
ตวั ล่างสุด ของตบั ล่าง ใชเ้ ชือกเส้นเดียวคลอ้ งรอบรอกทุกตวั โดยปลายขา้ งหน่ึงผกู ติด
กบั รอกตวั ล่างสุดของตวั บน หรือตวั บนสุดของตบั ล่างปลายอีกขา้ งหน่ึงใชส้ าหรับดึง

o สูตรทใ่ี ช้ คานวณ
ก. E = ข. E =
E = แรงความพยายาม หรือแรงท่ีใชด้ ึงวตั ถุ (นิวตนั )
W = แรงตา้ นทานหรือน้าหนกั ของวตั ถุ (นิวตนั )
n = จานวนรอก

9

 รอกพวงระบบที่ 3 ประกอบดว้ ยรอกเดียวตายตวั 1 ตวั ที่เหลือเป็นรอกเด่ียวเคลื่อนที่
ปลายขา้ งหน่ึงของเชือกที่คลอ้ งรอบรอกทุกตวั ผกู ติดกบั คานตรงอนั หน่ึงวตั ถุผกู ติดกบั
คานน้ี ปลายอีกขา้ งหน่ึงของเชือกผกู กบั รอกตวั ถดั ไป เหลือปลายสุดทา้ ยใชส้ าหรับดึง

o สูตรท่ีใช้ คานวณ
E = แรงความพยายาม หรือแรงที่ใชด้ ึงวตั ถุ (นิวตนั )
W = แรงตา้ นทานหรือน้าหนกั ของวตั ถุ (นิวตนั )
n = จานวนรอกเด่ียวเคล่ือนท่ี

10

 คาน (lever)

o แรง (force) คือ อานาจอยา่ งหน่ึงซ่ึงสามารถทาใหห้ รือพยายามทาใหว้ ตั ถุเปล่ียนภาวะจากการ
หยดุ นิ่ง เป็นการเคล่ือนท่ี หรือภาวะจากการเคลื่อนท่ีเป็นการหยดุ นิ่ง หน่วยของแรง แรงมีหน่วย
เป็นนิวตนั (N)

 ผลของแรง

แรงทาใหว้ ตั ถุเคลื่อนท่ีตามแนวแรง เกิดเป็ น งาน
แรงทาใหว้ ตั ถุหมุนรอบจุดๆ หน่ึง เกิดเป็น โมเมนต์

o งาน (work) หมายถึง ผลคูณของแรงกบั ระยะทางที่วตั ถุเคลื่อนท่ีไปตามแนวแรง หรือ

งาน = แรง × ระยะทางทว่ี ตั ถุเคล่ือนทไี่ ด้ตามทศิ ทางของแนวแรง
หน่วยของงาน งานมีหน่วยเป็น นิวตันเมตร หรือ จูล

ถา้ ออกแรงกระทาต่อวตั ถุแลว้ วตั ถุไมเ่ คล่ือนท่ี หรือวตั ถุเคล่ือนท่ีไปในทิศทางที่ต้งั ฉากกบั แนวแรงที่กระทา
กบั วตั ถุ จะไมม่ ีงานเกิดข้ึนจากแรงน้นั

o โมเมนต์ (moment) หมายถึง ผลคูณของแรงกบั ระยะทางต้งั ฉากจากจุดหมุนไปยงั แนวแรง
หรือ

โมเมนต์ = แรง × ระยะทางต้ังฉากจากจุดหมุนไปยงั แนวแรง
หน่วยของโมเมนต์ โมเมนตม์ ีหน่วยเป็น นิวตนั เมตร

11

โมเมนต์มี 2 ชนิด คอื
โมเมนตต์ ามเขม็ นาฬิกา
โมเมนตท์ วนเขม็ นาฬิกา

 กฏของโมเมนต์

เมื่อวตั ถชุ ิ้นหน่ึงถกู กระทาดว้ ยแรงหลายแรง แลว้ วตั ถนุ ้นั อยใู่ นภาวะสมดุลจะไดว้ า่

ผลรวมของโมเมนตต์ ามเขม็ นาฬกิ า = ผลรวมของโมเมนตท์ วนเขม็ นาฬิกา
W = แรงความตา้ นทานหรือน้าหนกั ของวตั ถุ
E = แรงความพยายาม
F = จุดหมนุ หรือจุดฟัลครัม
a = ระยะทางต้งั ฉากระหวา่ งจดุ หมุนถึงแรงความตา้ นทาน
b = ระยะทางต้งั ฉากระหวา่ งจุดหมุนถึงแรงความพยายาม
ถา้ คาน AB อยใู่ นภาวะสมดุลจะได้

โมเมนตท์ วนเขม็ นาฬิกา = โมเมนตต์ ามเขม็ นาฬิกา

คาน คือ วตั ถุท่ียาว แขง็ อาจตรงหรืองอกไ็ ด้ และหมนุ รอบจุดหมนุ ไดเ้ มื่อมีแรงภายนอกมากระทา คาน
แบ่งเป็ น 3 อนั ดบั โดยถือวา่ จุดหมุนและแรงความพยายามเป็ นเกณฑใ์ นการแบ่ง ดงั น้ี

 คานอนั ดบั ท่ี 1 คือ คานที่มีจุดหมนุ (F) อยรู่ ะหวา่ งแรงความพยายาม (E) และแรงตา้ นทาน (W)

12

 คานอนั ดบั ท่ี 2 คือ คานท่ีมีแรงความตา้ นทาน (W) อยรู่ ะหวา่ งแรงความพยายาม (E)
และจุดหมุน (F)

 คานอนั ดบั ที่ 3 คือ คานท่ีมีแรงความพยายาม (E) อยรู่ ะหวา่ งความตา้ นทาน (W) และ
จุดหมุน (F)

13

ตัวอย่างการคานวณ คานโตสม่าเสมอยาว 1 เมตร ทปี่ ลายท้งั สองมีวตั ถุหนัก 240 นิวตัน และ 160 นิวตนั
แขวนไว้ตามลาดบั จงหาว่าจะต้องแขวนคานทจี่ ุดใด คานจึงจะสมดุล

สมมติให้แขวนคานห่างนา้ หนัก 240 นิวตนั เป็ นระยะทาง X เมตร

โมเมนต์ตามเข็มนาฬิกา = โมเมนต์ทวนเขม็ นาฬิกา
240 × X = 160 × (1-X)
240 X = 160 - 160X
240X + 160X = 160
400X = 160
X = 160 / 400
X = 0.4 เมตร
แขวนคานห่างนา้ หนัก 240 นิวตนั เท่ากบั 0.4 เมตร

14

 ลม่ิ เป็นเคร่ืองกลที่ช่วยผอ่ นแรงรูปร่างคลา้ ยขวาน ใชส้ าหรับตอกลงในเน้ือวตั ถุเพ่ือใหเ้ น้ือวตั ถุแยกออก
จากกนั

o สูตรทใี่ ช้คานวณเร่ืองลมิ่
EH=WL
E = แรงความพยายามหรือแรงที่ตอกล่ิม (นิวตนั )
H = ระยะทางท่ีแรงความพยายามเคลื่อนท่ี หรือระยะทางที่ลิ่มจมลงในเน้ือไม้ (เมตรหรือเซนติเมตร)
W = แรงความตา้ นทานหรือแรงอดั ของเน้ือไม้ (นิวตนั )
L = ระยะทางที่แรงความตา้ นทานเคล่ือนที่ หรือระยะทางที่เน้ือไมแ้ ยกออกจากกนั (เมตรหรือ

เซนติเมตร)

15

 สกรู เป็นเครื่องกลที่ช่วยผอ่ นแรงมีรูปร่างคลา้ ยบนั ไดเวยี นวนรอบแกนอนั หน่ึง สกรูใชส้ าหรับยกวตั ถุ
หนกั ๆ ข้ึนสูงๆ โดยแรงความพยายามเคลื่อนที่เป็นวงกลมขณะท่ีแรงความตา้ นทานเคล่ือนท่ีข้ึนลงใน
แนวดิ่ง ดงั รูป

o สูตรทใี่ ช้คานวณเรื่องสกรู
W × P = E × 2πR
W = แรงความต้านหรือนา้ หนักของวตั ถุ (นิวตนั )
P = ระยะทาง 1 ช่วงเกลยี ว (เมตรหรือเซนตเิ มตร)
E = แรงความพยายามหรือแรงทก่ี ระทากบั สกรู (นิวตนั )
R = รัศมขี องการหมุนหรือความยาวของด้ามแม่แรง (เมตรหรือเซนตเิ มตร)

16

เอกสารอ้างองิ

Happinessss.(2557) . เครื่องกล. (ออนไลน์) ทม่ี า
https://swhappinessss.blogspot.com/2013/04/blog-post.html
สืบเม่ือวนั ที่ 11 มกราคม 2563

17

ประวตั ผิ ู้จัดทา

ช่ือ เดก็ ชาย สิทธวรี ์ สุริยสกลวชั ร์
กาลงั ศึกษาอยู่ช้ัน มัธยมศึกษาปี ที่ 2/3 เลขท่ี 10

โรงเรียนกาญจนาภิเษกวทิ ยาลยั นครปฐม
(พระตาหนักสวนกหุ ลาบมธั ยม)

ตาบล ศาลายา อาเภอ พทุ ธมณฑล จังหวดั นครปฐม
สานักงานเขตพืน้ ที่การศึกษามัธยมศึกษา เขต 9

18