ด้านที่ 01
กลศาสตร์
แรง การเคลื่อนที่ และพลังงาน: กฎเบื้องหลังเครื่องจักรทุกชนิด
กลศาสตร์อธิบายว่าทำไมสิ่งต่าง ๆ จึงเคลื่อนที่ เร็วขึ้น ช้าลง หรืออยู่นิ่ง และเป็นพื้นฐานของเครื่องจักรเกือบทุกชนิด
สิ่งที่คุณจะได้เรียนรู้
- แรงคืออะไร และแรงหลายแรงรวมกันอย่างไร
- แรงเสียดทานช่วยเราอย่างไร และเป็นอุปสรรคอย่างไร
- คานงัด รอก และทางลาดช่วยให้ทำงานได้ง่ายขึ้นอย่างไร
- พลังงานเปลี่ยนจากรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปหนึ่งได้อย่างไร
ตัวอย่างการทดลอง
-
ปล่อยรถทดลองลงทางลาดที่มีมุมต่างกัน แล้วเปรียบเทียบความเร็ว
-
เลื่อนจุดหมุนของคานงัด แล้วหาแรงที่น้อยที่สุดที่ยกน้ำหนักขึ้นได้
-
เปลี่ยนพื้นผิวใต้ก้อนวัตถุ แล้วดูว่าแรงเสียดทานทำให้การเคลื่อนที่เปลี่ยนไปอย่างไร
สิ่งที่คุณสร้างได้
-
ทางลาดพร้อมรถทดลองและตัวกั้น
-
คานงัดที่ยกของหนักได้
-
ระบบรอกอย่างง่าย
ตัวอย่างเหล่านี้แสดงลักษณะงานในด้านนี้ บทเรียนที่เผยแพร่จริงอาจแตกต่างออกไป
ลองใช้แบบจำลองเล็ก ๆ
แบบจำลองเล็ก ๆ เหล่านี้ทำงานในเบราว์เซอร์ของคุณโดยตรง และยังทำงานต่อได้แม้ออฟไลน์เมื่อโหลดหน้าเว็บเสร็จแล้ว แบบจำลองเหล่านี้เป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ไม่ใช่เอนจินการจำลองของ MEKALUMI
เคล็ดลับ: ลากเฟืองด้านซ้ายเพื่อหมุนด้วยมือ
ชุดเฟือง
เปลี่ยนจำนวนฟันของเฟืองแต่ละตัว แล้วดูว่าความเร็วและแรงบิดเปลี่ยนไปอย่างไร
- อัตราทดเฟือง
- 1 : 2
- ความเร็วขาออก
- 15 รอบ/นาที · ช้าลง 2 เท่า
- แรงบิด
- × 2
- ทิศทาง
- หมุนสวนทางกับมอเตอร์
เมื่อเฟืองเล็กขับเฟืองใหญ่ เฟืองใหญ่จะหมุนช้าลงแต่มีแรงมากขึ้น กว้าน จักรยาน และนาฬิกาก็ใช้หลักการนี้
แบบจำลอง: เฟืองในอุดมคติ ไม่มีแรงเสียดทานหรือการลื่นไถล ความเร็วมอเตอร์ 30 รอบ/นาที
สิ่งที่การจำลองทำให้ง่ายลง
- โดยทั่วไปวัตถุจะถือว่าแข็งเกร็งสมบูรณ์ คือไม่บุบ ไม่แตกร้าว และไม่สึกหรอ
- แรงเสียดทานและแรงต้านอากาศเป็นไปตามสูตรอย่างง่าย แต่โลกจริงซับซ้อนกว่านั้น
การจำลองทุกแบบล้วนทำให้ความเป็นจริงง่ายลง การรู้ว่าง่ายลงอย่างไรก็เป็นส่วนหนึ่งของการเรียนรู้วิศวกรรม
เชื่อมโยงกับวิชาในโรงเรียน
ฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ (มุมและอัตราส่วน) กีฬา
ความเชื่อมโยงกับด้านอื่น
กลศาสตร์เป็นพื้นฐานของจลนศาสตร์ โครงสร้าง และวิทยาการหุ่นยนต์
น่ารู้
เล่ากันว่าอาร์คิมิดีสเคยกล่าวไว้ว่า ถ้ามีคานงัดที่ยาวพอและมีที่ให้ยืน เขาจะงัดโลกได้