หน่วยที่ 6 สมบัติของแข็ง

เอกสารประกอบการเรียนการสอน รหสั วชิ า 30000 -1304 Science for Mechanical and production Works หน่วยที่ 6 สมบัตขิ องแขง็ ครูเสาวคนธ์ ศานตธิ รรม แผนกสามญั สัมพนั ธ์(วทิ ยาศาสตร์)

หน่วยท่ี 6 สมบตั ิของแขง็ แนวคิด ของแขง็ จะมคี ุณสมบตั ิแตกต่างจากของเหลวและก๊าซตรงท่ีของแข็งสามารถคงรูปอยไู่ ด้ เนื่องจาก โมเลกุลอยชู่ ิดกนั ทาใหเ้ กิดแรงยดึ เหน่ียวมากข้ึน การศึกษาสมบตั ิของของแขง็ จะศกึ ษาถงึ คุณสมบตั ิของ ของแขง็ เมอ่ื ถกู แรงมากระทา โดยศกึ ษาถงึ การเปลยี่ นแปลงภายในของแขง็ สาระการเรียนรู้ 1.ความเคน้ (Stress) 2.ความเครียด (Strain) 3.ความยดื หยนุ่ (Elastic Modulas) ผลการเรียนรู้ทีค่ าดหวงั 1.อธิบายคุณสมบตั ิเรื่องความเคน้ แบบต่างๆ ได้ 2.คานวณปริมาณที่เกี่ยวขอ้ งกบั ความเคน้ แบบต่างๆ ได้ 3.อธิบายคุณสมบตั ิเรื่องความเครียดแบบต่างๆ ได้ 4.คานวณปริมาณที่เก่ียวกบั ความเครียดแบบต่างๆ ได้ 5.อธิบายคุณสมบตั ิเรื่องความยดื หยนุ่ ของของแขง็ ได้ 6.คานวณปริมาณท่ีเก่ียวขอ้ งกบั เรื่องความยดื หยนุ่ ของของแขง็ ได้ 7.อธิบายการนาเร่ืองเร่ืองความยดื หยนุ่ ของของแข็งไปใชใ้ นชีวิตประจาวนั ได้

ของแขง็ จะมคี ณุ สมบตั แิ ตกต่างจากของเหลวและก๊าชตรงทขี่ องแขง็ สามารถคงรูปอยไู่ ด้ เน่ืองจาก โมเลกุลอยชู่ ิดกนั ทาใหเ้ กดิ แรงยดึ เหน่ียวมากข้ึน การศกึ ษาสมบตั ขิ องของแข็ง จะศกึ ษาถึงคุณสมบตั ขิ องของแขง็ เม่ือถกู แรงมากระทา โดยศกึ ษาถึงการเปล่ียนแปลงภายในของแขง็ แบง่ ออกเป็น 3 ลกั ษณะเพื่อใหเ้ กิดความรู้ความ เขา้ ใจมากข้ึน และนาาไปประยกุ ตใ์ ชใ้ นชีวติ ประจาาวนั ไดต้ ่อไป 1.1 เร่ืองความเคน้ (Stress) เช่น ความเคน้ ดึงเป็นความเคน้ ที่เกิดจากแรงที่มากระทาต่อวตั ถทุ ้งั สองดา้ นใน แนวเดียวกนั ในลกั ษณะดึงที่ปลายท้งั สองดา้ น ภายในวตั ถจุ ะเกิดแรงดึงในเน้ือวตั ถุเพอื่ ไม่ใหข้ าด ถา้ แรงตา้ นใน เน้ือวตั ถตุ า้ นไมไ่ หว วตั ถจุ ะขาดออก 1.2 ความเคน้ อดั เป็นความเคน้ ที่เกิดจากแรงทกี่ ระทาต่อวตั ถทุ งั สองดา้ นในแนวเดยี วกนั ในลกั ษณะดนั ท่ีปลายท้งั สอง ดา้ นเขา้ หากนั บีบอดั วตั ถุ ทาใหภ้ ายในวตั ถุจะเกิดแรงดนั ในเน้ือวตั ถเุ พื่อไม่ใหว้ ตั ถถุ กู อดั จนงอ

1.3 ความเคน้ เฉือน เป็นความเคน้ ที่เกิดจากแรงท่ีมากระทาต่อวตั ถทุ ้งั สองดา้ นในแนวขนานกนั แรงท่กี ระทาจะทาใหว้ ตั ถุ เกิดเสียรูปทรง หรือเกิดแรงเฉือนท่ีผวิ ของวตั ถุท่ีนามาต่อกนั 1.4 นิยามความเคน้

2.ความเครียด 2.1ความเครียดดึง เป็นความเครียดท่ีเกดิ ข้นึ เม่อื แรงดึงท่ีปลายของวตั ถุท้งั สองขา้ งเน้ือวตั ถยุ ดื ออกทาใหย้ ดื ออกและสามารถ กลบั คืนได้ แต่ถา้ ยดื ออกจนเลยขีดจากดั ขอความยดื หยนุ่ วตั ถุจะสูญเสียความยดื หยนุ่ ไม่สามารถนามาใชง้ านให้ มคี ุณสมบตั ิเหมือนเดิมได้

2.2 ความเครียดอดั เป็นความเครียดที่เกิดข้ึนเม่อื มีแรงดนั ท่ีปลายของวตั ถทุ ้งั สองขา้ ง เน้ือวตั ถถุ กู อดั ใหห้ ดและสามารถกลบั คืนตวั ได้ แต่ถา้ หดเขา้ จนเลยขีดจากดั ของความยดื หยนุ่ วตั ถจุ ะสูญเสียความยดื หยนุ่ ไม่สามารถนามาใชง้ านใหม้ ี คุณสมบตั ิเหมือนเดิมได้ 2.3ความเครียดเฉือน เป็นความเครียดที่เกดิ จากแรงท่ีมากระทาต่อวตั ถทุ ้งั สองดา้ นในแนวขนานกนั แรงที่กระทาจะทาให้ วตั ถุเกิดเสียรูปทรง เกิดเอียงไปทามุมกบั แนวเดิม 2.4 นิยามของความเครียด ความเครียด หมายถงึ อตั ราส่วนของความยาวของวตั ถุท่ีเปลย่ี นไปต่อความยาวเดิม เมื่อวตั ถุไดร้ ับ แรงกระทา โดยท่ีวตั ถยุ งั คงสามารถกลบั คืนสู่สภาพเดิมได้

3. ความยดื หยนุ่ (Elastic Modulas) การศกึ ษาความยดื หยนุ่ ของวตั ถุ เพอื่ ทราบวา่ วตั ถุที่เราจะนามาใชง้ านจะมขี ดี จากดั ของแรงทกี่ ระทาต่อวตั ถนุ ้นั มีค่าเท่าไร ค่าของความยดื หยนุ่ จะมใี นวตั ถทุ ้งั ท่ีอยใู่ นสถานะของแข็ง ของเหลว และกา๊ ซ โดยมีชื่อเรียกแตกต่างกนั ออกไป ในทน่ี ้ีจะศกึ ษาค่าความยดื หยนุ่ ใน ของแขง็ ซ่ึงเป็นผลจากการศกึ ษาของโทมสั ยงั เรียกความยดื หยนุ่ ของของแข็งว่า มอดลสั ของยงั ซ่ึงมีค่า ค่าของความยดื หยนุ่ จะเป็นค่าคงทขี่ องของแขง็ แต่ละชนิดซ่ึงจะนามาใชใ้ นการคานวณหาค่าแรงทก่ี ระทา ต่อวตั ถุน้นั ได้