กิจกรรมค่ายสนุกจัดเต็มกับสะเต็มศึกษา

ห น้ า | 90 ใบความรูส้ าหรบั ผู้จัดกิจกรรม เร่ือง กลศาสตรข์ องของไหล (Fluid mechanic) วัตถุประสงค์ เม่อื สิน้ สดุ แผนการจัดกจิ กรรมการเรียนร้นู ้แี ลว้ ผู้รบั บริการสามารถ อธบิ ายกลศาสตร์ของของไหล (Fluid mechanic) เน้ือหา กลศาสตร์ของของไหล (Fluid mechanic) กลศาสตร์ของไหล (fluid mechanic) เป็นสาขาหน่ึงของกลศาสตร์ประยุกต์ที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของ ของเหลวและก๊าซ สาขาวชิ าน้ีสามารถแบ่งออกได้เปน็ สถติ ย์ศาสตรข์ องไหล (ของไหลอยู่กบั ท่ี) และพลศาสตร์ของ ไหล (ของไหลท่ีมีการเคลื่อนที่) การศึกษาทางด้านน้ีสามารถประยุกต์ใช้ในการออกแบบ และแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น การไหลของน้าดีและนา้ เสียการไหลของนา้ ในระบบท่อดับเพลิง การระบายอากาศ การดูดควันหรือสารเคมี อันตรายออกจากพนื้ ที่ทางานเปน็ ต้น 1. ความหมายของของไหล ของไหลคืออะไรความแตกต่างระหว่างของแข็งและของไหล พิจารณาท่ีโครงสร้างโมเลกุล คือ ของแข็ง เชน่ โลหะคอนกรีต มีโมเลกลุ ท่อี ยู่ชิดตดิ กนั มแี รงยึดเหนย่ี วระหวา่ งโมเลกุลสูง ซงึ่ ทาให้ของแข็งสามารถคงรูปร่าง และไม่เปลยี่ นรปู ง่ายๆ กรณขี องเหลวเชน่ น้า น้ามนั มรี ะยะห่างระหว่างโมเลกุลมากกว่า มแี รงยดึ เหนยี่ วระหว่าง โมเลกุลต่ากว่า โมเลกุลมีอิสระในการเคลื่อนทม่ี ากกวา่ จึงสามารถเปลี่ยนรูปได้งา่ ย สามารถเทลงในภาชนะบรรจุ ได้ หรือบังคับให้ไหลไปในท่อหรอื รางได้กรณีก๊าซ เช่น อากาศ ออกซิเจน ย่ิงมีระยะห่างระหวา่ งโมเลกลุ และแรง ยึดเหน่ียวท่ีน้อยกว่าของเหลว จึงสามารถเปล่ียนรูปร่างและถูกกดดันได้ง่ายแรงเฉือน คือ แรงในแนวสัมผัสกับ พ้ืนผิว โลหะหรือคอนกรีตถ้าได้รับแรงเฉือนวัตถุนั้นจะไม่เปล่ียนรูป ในกรณีของไหลถ้าได้รับแรงเฉือนจะมีการ เปล่ยี นรูปและไหลไปสทู่ ่อี ื่น แต่ถา้ มคี วามหนืดมากจะไมไ่ หล 1.1 คุณสมบัติของของไหล ก๊าซมีความเบาและกดอัดได้ ของเหลวหนักและกดอัดไมไ่ ด้นา้ เชื่อมไหลช้า จากภาชนะบรรจุ แต่น้าไหลอย่างรวดเร็ว เพราะคุณสมบัติเหล่านี้ ได้แก่ ความหนาแน่น ค่าปริมาตรจาเพาะ ค่า นา้ หนักจาเพราะ และคา่ ความถ่วงจาเพา 1.2 ความดันในของไหล วัตถุทรงลูกบาศก์จมในของไหลที่อยู่น่ิง ของไหลจะออกแรงกระทาต่อวัตถใุ น ทิศต้ังฉากกับผิวที่สัมผัสกับของไหลแรงดันในของไหลเกิดจากการเคล่ือนท่ีของโมเลกุลของไหลชนกับผิววัตถหุ รอื ผนงั ภาชนะ 1.3 ความดันของของเหลว ความดันของเหลวจะข้ึนอย่กู บั ระดับความลกึ และความหนาแน่น เชน่ เมือ่ ผู้ ที่ว่ายน้าดานา้ ลงไปก้นสระนา้ ความดันกค็ อื นา้ หนักของน้าทอี่ ยู่เหนือผู้ดาน้าทัง้ หมด ยง่ิ ดาลกึ เทา่ ไรก็ยิ่งมีความดัน มากเท่านั้น และหากเปล่ยี นจากนา้ กลายเป็นของเหลวทีม่ คี วามหนาแนน่ มากกวา่ เชน่ นา้ ทะเล ความ ดันก็จะเพ่มิ มากขน้ึ สรปุ ไดว้ า่

ห น้ า | 91 1. ของเหลวชนดิ เดียวกัน ท่ีความลกึ เท่ากนั จะมีความดนั ของของเหลวเทา่ กนั 2. ความดันของของเหลวข้ึนอยกู่ บั ความลกึ และความหนาแนน่ ของของเหลว โดยมคี วามสมั พนั ธ์ แบบแปรผันตรง 2. การแบ่งประเภทของความดนั ในของเหลว แบ่งไดเ้ ป็นความดนั เกจและความดนั สมบรู ณข์ องของเหลว 1. ความดันสมบูรณข์ องของเหลว ณ จุดใดๆ มีค่าเทา่ กับผลรวมของความดนั อากาศกับความดนั เน่อื งจาก นา้ หนกั ของของเหลวทจ่ี ดุ นั้น 2. ความดันเกจ ( Pg ) หมายถึง ความดันท่ีเกิดจากน้าหนักของของเหลว หรือหมายถึงความดันที่เป็น ผลตา่ งของความดนั สมบูรณข์ องของเหลวท่ตี าแหนง่ นัน้ กบั ความดันอากาศปกติ 3. การพิจารณา 2 ตาแหน่งในของเหลวท่มี คี วามดนั สมั บรู ณ์เทา่ กัน หลกั การ 2 จุดใดๆ ในของเหลวชนิดเดยี วกนั ที่เชื่อมตอ่ ถงึ กันและอยูใ่ นระดับเดียวกนั สรุปไดว้ า่ 2 จดุ น้มี ี ความดันสมั บูรณเ์ ท่ากนั 4. ความดันกบั ชวี ติ ประจาวนั เครอ่ื งวัดความดนั โลหติ ทาดว้ ยหลอดแก้วรูปตวั ยู (แมนอมิเตอร์) ร่างกายคนปกติจะมคี วามดันโลหติ สูงสุด เทา่ กับ 120 มิลลิเมตรของปรอทและความดนั โลหติ ต่าสุดเทา่ กบั 80 มลิ ลิเมตรของปรอท ( ความดนั ทไ่ี ดเ้ ปน็ ความ ดนั เกจ ) หลอดดูดเคร่ืองด่ืม เมอื่ ใช้หลอดดูดเคร่ืองด่ืมจะทาให้อากาศในหลอดมปี รมิ าตรลดลง และทาใหค้ วามดัน อากาศในหลอดลดลงด้วยความดันอากาศภายนอกซ่ึงมากกว่าก็จะสามารถดันของเหลวข้ึนไปแทนท่ีอากาศใน หลอดดดู จนกระท่ังของเหลวไหลเขา้ ปาก อารค์ มี ิดสี ; ใชเ้ ปน็ ทฤษฎีในการออกแบบเรอื เช่นเรือทตี่ อ้ งบรรทกุ สนิ คา้ ท่ีมีน้าหนักมากๆ เบอรน์ ุลล่ี ; ใช้ออกแบบระบบทอ่ น้าดบั เพลงิ ทอ่ ส่งน้า ท่อสง่ นา้ มัน หรือทอ่ ระบายน้าต่างๆ ความหนดื ; เก่ยี วขอ้ งกับสารทใ่ี ชห้ ลอ่ ล่ืนหรอื ปอ้ งกนั การเสียดสี เชน่ น้ามันเครอ่ื งเบอรต์ ่างๆจะมคี วามหนดื ตา่ งกัน สามารถเลอื กใช้ตามชนดิ ของงาน

ห น้ า | 92 ใบความรู้สาหรบั ผู้จัดกจิ กรรม เรอื่ ง กฏของพาสคาล และเครอื่ งอัดไฮดรอลกิ วตั ถุประสงค์ เมื่อส้นิ สุดแผนการจัดกจิ กรรมการเรียนรนู้ ้ีแลว้ ผู้รับบรกิ ารสามารถ อธบิ ายกฏของพาสคาล และเครอ่ื งอดั ไฮดรอลิก เน้ือหา กฏของพาสคาล และเครอื่ งอัดไฮดรอลกิ กฎของพาสคาล กล่าวว่า “เมื่อเพ่ิมความดัน ณ ตาแหน่งใดๆ ในของเหลวที่อยู่น่ิง ในภาชนะปิด ความ ดนั ท่ีเพ่ิมขนึ้ จะถ่ายทอดไปทกุ ๆ จุดในของเหลวนั้น” เครื่องอัดไฮดรอลิก ประกอบด้วย กระบอกสูบและลูกสูบ 2 ชุด ท่ีมีขนาดต่างกันมีท่อต่อเชื่อมถึงกัน มี ของเหลวบรรจุภายใน โดยพิจารณาจากสมการ ความดนั P = F/A พจิ ารณาท่ลี ูกสบู เล็ก มแี รง F กระทาต่อลูกสบู ที่มีพ้นื ทหี่ น้าตัด = a ความดนั ทีล่ กู สบู เลก็ Pเลก็ = F/a พิจารณาทีล่ กู สูบใหญ่ มแี รงเนอื่ งจากน้าหนัก W กระทาตอ่ ลกู สูบท่ีมีพ้นื ทหี่ น้าตดั A จะไดว้ า่ ความดนั ทลี่ กู สบู ใหญ่ Pใหญ่ = W/A จากกฎของพาสคลั ความดนั ทเี่ พิม่ ขึน้ ทาให้ ความดันที่ลูกสบู เล็ก = ความดันท่ลี กู สบู ใหญ่ จะไดว้ า่ Pเพ่ิมขึ้น = F/a = W/A ……………………. หรือ ถ้าพจิ ารณาการได้เปรียบเชิงกล จะได้ M.A. = W/F = A/a…..………………… แสดงวา่ ถ้าพ้นื ทีห่ นา้ ตดั ของลูกสูบใหญ่ A มากกวา่ พ้นื ทหี่ นา้ ตัดของลูกสบู เลก็ a มาก ๆ (A >> a) เราสามารถใช้ แรง F คา่ น้อยๆ ไปยกนา้ หนกั W ที่มคี ่ามากๆ ได้ ซ่งึ ก็คอื การไดเ้ ปรยี บเชิงกลสงู เคร่ืองมือท่ีใช้หลกั การไฮดรอลิก เชน่ แมแ่ รงยกรถ หา้ มล้อเพาเวอร์ พวงมาลัยรถ เพาเวอร์ ฯลฯ

ห น้ า | 93 ใบความรูส้ าหรับผจู้ ัดกจิ กรรม เรือ่ ง การเช่อื มโยงกิจกรรมเร่อื ง ไซรงิ ค์ ไฮดรอลกิ (Syringe Hydraulic) กับสะเตม็ ศึกษา วตั ถปุ ระสงค์ เมอ่ื สน้ิ สุดแผนการจดั กิจกรรมการเรยี นรนู้ ี้แล้ว ผู้รบั บริการสามารถ เชอื่ มโยงกิจกรรมเรอ่ื ง ไซรงิ ค์ ไฮดรอลกิ (Syringe Hydraulic) กบั สะเต็มศกึ ษา เนอื้ หา การเชอื่ มโยงกิจกรรมเรอ่ื ง ไซรงิ ค์ ไฮดรอลิก (Syringe Hydraulic) กับสะเต็มศึกษา 1. สาระสาคัญ Syringe Hydraulic นาหลกั การทางานของระบบไฮดรอลิก คอื ระบบการสง่ กาลังหรือควบคุมกาลงั โดย ใชข้ องเหลวเป็นตัวพากาลงั หรือสง่ สัญญาณควบคมุ ไปยังจุดหมายที่ต้องการ โดยสามารถออกแบบให้ชว่ ยผ่อนแรง ไดด้ ้วยการออกแรงกระทาในส่วนลูกสูบท่ีมพี น้ื ที่หน้าตัดนอ้ ย แลว้ ของเหลวนน้ั จะไปดนั ลกู สบู ท่มี ีพืน้ ท่ีหนา้ ตัดมาก เพ่อื ทางาน ทาให้สามารถออกแรงนอ้ ยเพ่ือยกของหนักมากๆ ได้ ตัวช้วี ัด (ถา้ ม)ี วิทยาศาสตร์ คณติ ศาสตร์ ออกแบบและเทคโนโลยี อธิบายหลักการทางาน การคานวณโครงสร้าง 1. ค้นหาข้อมลู อย่างมขี ้นั ตอนและ ของระบบไฮดรอลกิ และปริมาตรของเหลว นาเสนอขอ้ มลู ในลกั ษณะตา่ ง ๆ 2. การออกแบบโครงสร้างโดยนาหลกั การของ ระบบไฮดรอลกิ มาใช้ออกแบบชื้นงาน 2. สาระการเรียนรู้ วทิ ยาศาสตร์ หลักการทางานของระบบไฮดรอลิก (Hydraulic) คืองาน (Work, W) หรือแรงการกระทา (Force, F) คณุ สมบตั ทิ างกลของของไหล, กฏของพาสคาล เทคโนโลยี การนาวสั ดรุ อบตวั ท่ีสามารถหาได้มาประยุกต์ใช้ในการทาเครอ่ื งไฮดรอลิก หรอื เครอ่ื งทุนแรงอย่างง่ายได้ เชน่ ไม้ไอติม Syringe (กระบอกฉีดยา) สายยางซิลิโคลน ลวดชนิดออ่ น เปน็ ต้น วิศวกรรมศาสตร์ การออกแบบโครงสร้างโดยนาหลักการของระบบไฮดรอลิก มาใช้ออกแบบชื้นงานให้มลี ักษณะเหมาะสม ต่อการเพิ่มแรงยกของเพ่ือใช้ทุ่นแรงได้ โดยมีการออกแบบตาแหน่งและสัดส่วนพน้ื ท่ีหน้าตัดของกระบอกสูบใหม้ ี ความสามารถเพม่ิ แรงยกไดม้ ากที่สดุ คณติ ศาสตร์ การคานวณโครงสรา้ ง ขนาด และจานวนวัสดทุ ีน่ ามาใช้รวมท้งั คานวณปริมาตรของเหลวที่มีผลต่อแรงดัน ให้มคี วามเหมาะสมและสมบรู ณ์มากทีส่ ุด

ห น้ า | 94 3. ผังมโนทศั น์ ชือ่ กิจกรรม ไซริงค์ ไฮดรอลิก (Syringe Hydraulic) แรงการกระทา,คุณสมบัติทางกลของ ของไหล, กฏของพาสคาล S : วิทยาศาสตร์ การคานวณโครงสร้าง การนาวัสดรุ อบตวั ที่ ขนาด และจานวนวัสดุ M : คณติ ศาสตร์ T : เทคโนโลยี สามารถหาไดม้ า ทน่ี ามาใช้ ประยุกตใ์ ช้ในการทา E : วิศวกรรมศาสตร์ เครื่องไฮดรอลิก การออกแบบโครงสร้างโดยนา หลกั การของระบบไฮดรอลกิ มาใช้ ออกแบบชนื้ งาน

ห น้ า | 95 ใบความร้สู าหรบั ผู้รับบริการ เร่ือง ไฮดรอลกิ (Hydraulic) วัตถปุ ระสงค์ เม่อื สิน้ สุดแผนการจัดกิจกรรมการเรยี นรู้นแี้ ลว้ ผู้รบั บรกิ ารสามารถ อธบิ ายหลกั การทางานของไฮดรอลิก เนือ้ หา หลกั การทางานของไฮดรอลิก ที่มาและความหมาย : คาว่า hydraulic (ไฮดรอลิก) มาจากรากศัพท์ของกรีกจากคาว่า (Hydraulikos) หรือ (Hydor) หมายถึง น้า และคาว่า au หรือ (aulos) หมายถึง ท่อวิชา ไฮดรอลิก คือ วิชาที่เกี่ยวกับคุณสมบัติ ทางกลศาสตรข์ องการไหลของของเหลวที่ถูกอดั ดว้ ยความดนั เปน็ การเปลย่ี นพลังงานการไหลเป็นพลังงานกล โดย ผ่านกลไกสาคัญต่างๆ อันประกอบไปด้วย ลูกสูบไฮดรอลิก กระบอกสูบไฮดรอลิก มอเตอร์ ไฮดรอลิก และใช้ หลกั การตามทฤษฎขี อง แบลซ ปสั กาล (Blaise Pascal) นักฟิสกิ ส์ชาวฝร่งั เศส 1. ความหมายของระบบไฮดรอลกิ ระบบไฮดรอลิก (HYDRAULIC SYSTEM) เปน็ ระบบที่มีการส่งถา่ ยพลงั งาน (Transmission) ของของไหล ให้ เป็นพลังงานกล โดยผ่านตัวกระทา (Actuators) เช่น กระบอกสูบ (Cylinder) มอเตอร์ไฮดรอลิก (Hydraulic Motor) ในอุตสาหกรรมนิยมใช้น้ามันไฮดรอลิก (Hydraulic Oil) เป็นตัวกลาง ในการส่งถ่ายพลังงาน เพราะ น้ามันไฮดรอลิก มีคุณสมบัติที่สาคัญ คือ ไม่สามารถยุบตัวได้ (Incompressible) จึงทาให้การส่งถ่ายพลังงานมี ประสิทธภิ าพมาก โดยระบบตอ้ งอาศยั อุปกรณห์ ลักๆ ดงั นี้

ห น้ า | 96 7. ปม๊ั ไฮดรอลิก (Hydraulic pump) อุปกรณส์ รา้ งความดันนา้ มนั ให้สูงขึน้ 8. วาล์วไฮดรอลิก (Hydraulic valve) อุปกรณ์ควบคุมแรงดัน , อุปกรณ์ควบคุมการไหล ,อุปกรณ์ควบคุม ทิศทาง 9. อุปกรณ์ Actuator หรือ กระบอกสูบไฮดรอลกิ (Hydraulic cylinder) 10. ทอ่ ไฮดรอลิก (Hydraulic pipe) สาหรับส่งผ่านน้ามันไฮดรอลิกไปยังอุปกรณ์ไฮดรอลิกตา่ งๆ 11. นา้ มนั ไฮดรอลิก (Hydraulic oil) เปน็ ของเหลวทส่ี ่งผ่านความดันใหเ้ ปน็ พลงั งานกล 12. ถงั นา้ มนั ไฮดรอลิก (Oil tank , Reservoir) 2. ป๊ัมไฮดรอลกิ (HYDRAULIC PUMP) ปั๊มไฮดรอลิกเปรียบเสมือนหัวใจของระบบไฮดรอลิก (Hydraulic System) ซึ่งทาหน้าท่ีเปล่ียนแปลง พลังงานไฟฟ้า เช่น กาลังจาก มอเตอร์ไฟฟ้าให้เป็นพลังงานของไหลในรูปของอัตราการไหลและความดันซ่ึงจะ เปล่ียนเป็นพลังงานกลอีกทีเพื่อนาไปใช้งานท่ีแรงมากๆ โดยท่ัวไปแล้วป๊ัมไฮดรอลิก (Hydraulic pump)สามารถ แบ่งเปน็ 2 แบบ คอื 2.1 ชนิดปริมาตรคงที่ (Fix displacement) คือ ชนิดท่ีปริมาตรของของเหลวท่ีถูก ส่งออกจากป๊ัมแต่ละ วงจรของการเคลือ่ นที่จะคงทีต่ ลอดเวลา ไมส่ ามารถเปลี่ยนแปลงได้ 2.2 ชนิดปริมาตรเปลี่ยนแปลง (Variable displacement) คือ ชนิดที่ปริมาตรของ ของเหลวท่ีถูกส่งออก จากป๊ัมแต่ละวงจรของการเคลอ่ื นทสี่ ามารถเปลยี่ นแปลงได้โดยการปรบั ต้ังกลไกภายในของปั๊ม ปัม๊ ไฮดรอลิกทนี่ ยิ มใช้กันอยใู่ นปจั จบุ นั จะมที ้ังชนิดปรมิ าตรคงทแ่ี ละชนดิ ปริมาตรเปลี่ยนแปลงโดยทัว่ ๆ ไป แล้วปัม๊ ไฮดรอลกิ นิยม แบ่งตามลกั ษณะโครงสร้างของปั๊ม ซ่งึ จะแบง่ ออกเป็น 3แบบ คือ ปั๊มแบบเฟืองเกยี ร์ (Gear pump) ,ป๊ัมแบบใบพัด (Vane pump) และ ปัม๊ แบบลกู สูบ (Piston pump)

ห น้ า | 97 3. ปัม๊ ไฮดรอลิกแบบเฟืองเกยี ร์ (HYDRAULIC GEAR PUMP) ป๊ัมไฮดรอลกิ แบบเฟืองนเ้ี ปน็ ชนิดปริมาตรคงท่ี (Fixed displacement) สาหรับระบบไฮดรอลิกในปัจจุบัน ป๊มั แบบเฟอื งจะเป็นทน่ี ิยมมากเพราะเปน็ แบบทไี่ ม่ยุง่ ยากและราคาถกู ซ่งึ ทีม่ ใี ชก้ ันอยสู่ ามารถจาแนกไดด้ ังนี้ 3.1 ปม๊ั ชนดิ เฟืองนอก (External gear pump) ประกอบด้วยเฟอื งท่มี ฟี ันดา้ นนอก ขบกันคูห่ นงึ่ สวมพอดีอยู่ในเสื้อปั๊ม (Pump body or pump housing) เฟืองตัวหนึ่งจะยึดติดกับเพลาท่ีต่อเข้ากับตัวขบซึ่ง อาจจะเป็นเคร่ืองยนต์ หรือมอเตอร์ไฟฟ้าก็ได้ เพลาน้ีจะมีแบร่ิงหรือบูช (bearing or bushing)รองรับกับเสื้อปัม๊ ส่วนเฟืองอีกตัวหนึ่งก็จะติดกบั เพลาซึ่งหมุนได้อิสระ โดยจะมีแบริ่งหรือบูชรองรบั กับเส้ือป๊มั เช่นกนั ที่เสื้อปั๊มจะมี ทางน้ามันไฮดรอลิกเข้าและทางนา้ มันไฮดรอลิกออกด้วย การทางานของปม๊ั ไฮดรอลิกแบบน้เี ม่ือเฟืองตัวท่ีติดกับ ตัวขับถูกขับให้หมุน ก็จะทาให้เฟืองอีกตัวหน่ึงที่ขบกันหมุนไปด้วย การที่เฟืองทั้งสองสวมพอดีอยู่ในเสื้อปั๊มน้ัน น้ามันที่ทางเข้าของป๊ัมก็จะถูกกวาดเข้าไปอยู่ระหว่างฟันเฟืองและ เสื้อปั๊ม โดยไม่มีการร่ัวไปไหนจนกระท่ังถึง ทางออก น้ามันท่ีถูกกักไว้ในร่องฟนั เฟืองก็จะถูกส่งออกไป ส่วนเฟืองท้ังสองขบกันอยู่ตลอดเวลา ก็จะทาหน้าที่ เปน็ ที่ปอ้ งกนั ไม่ให้นา้ มันไฮดรอลกิ ทที่ างออกไป ยอ้ นกลับไปที่ ช่องทางเข้าป๊ัม ป๊มั ไฮดรอลิก แบบเฟืองนอก (Hydraulic External Gear pump) 3.2 ปั๊มชนิดเฟืองในแบบมีแผ่นกั้น (Internal gear pump with diaphragm) ประกอบด้วยเฟืองสอง ตัวขบกัน โดยที่ เฟืองอีกตัวหนึ่งเป็นแบบฟันด้านนอกและเฟืองอีกตัวหน่งึ เป็นแบบฟันด้านใน ซ่ึงการขบกันของ เฟืองท้ังสองทาให้เกิดช่องว่างที่ไม่สามารถป้องกันให้น้ามันไหลย้อนกลับได้ ดังนั้นในช่องว่างดังกล่าว จึง จาเป็นต้องมีแผ่นก้ัน โดยแผ่นกั้นน้ีจะสัมผัสกับเฟืองตัวในและเฟืองตัวนอก โดยเพลาขับท่ีติดอยู่กับเฟืองท่ีมีฟัน ด้านนอกหรือ ที่เรียกว่าเฟืองตัวในหมุนไปเม่ือถูกขับจากตัวขับ ในเวลาเดียวกันเฟืองที่มีฟนั ด้านในหรอื ท่ีเรียกว่า ฟันตวั นอกก็จะหมนุ ไป ดว้ ยในทิศทางเดียวกับ เฟอื งตวั ใน ทาให้นา้ มนั ไฮดรอลิกที่ช่องทางเข้าถกู กวาดไปตามร่อง ฟันเฟืองตัวในกับแผ่นก้ัน และถูกกวาดไปตามร่องฟันเฟืองตัวนอกกับแผ่นกั้นด้วย ส่วนบริเวณท่ีฟันของเฟืองทงั้ สองขบกนั ก็จะทาหน้าทีก่ นั ไมใ่ ห้นา้ มันไฮดรอลิกทางออกไหล ย้อน กลบั ไปทีช่ อ่ งทางเขา้ ของป๊มั

ห น้ า | 98 ป๊มั ดรอลกิ แบบเฟืองในชนดิ มแี ผน่ ก้ัน (Hydraulic Internal gear pump) 3.3 ป๊ัมชนิดเฟืองในแบบโรเตอร์ (rotor-type pump) ป๊ัมแบบน้ีจะไม่มีแผ่นก้ันเหมือนแบบแรก และ เฟืองตัวในที่เรียกว่า rotor และเฟืองตัวนอกท่ีเรียกว่า rotor ring จะมีลักษณะกลมมน การทางานจะเป็น เช่นเดียวกับป๊ัมชนิดที่มีแผ่นก้ัน โดยที่เฟืองตัวในและเฟืองตัวนอกจะหมุนไปในทิศทางเดียวกัน และจะมีส่วนท่ี สมั ผสั กนั ซึ่งจะทาหน้าทกี่ ันไม่ให้มีการไหลย้อนกลับของนา้ มัน ท่ที างออกไปยงั ทางเข้า ซึง่ เฟืองตวั นอกหรือ rotor ring จะมีร่องฟนั มากกว่าจานวนฟันของเฟอื งตัวในหรอื rotor อยู่หนึ่งร่อง ทาให้ฟันของเฟอื งตัวในเฟืองฟันเดยี ว ที่จะเข้าไปอยู่ในรอ่ งฟนั พอดีส่วนฟันอื่นๆจะเลือ่ นข้ึนและลงในรอ่ งฟนั ทาให้เกดิ ชอ่ งวา่ งสาหรับดงึ นา้ มันเข้าป๊ัมเมื่อ ฟันเลอ่ื นขึ้นบนรอ่ ง และฟันอกี สว่ นกจ็ ะเลื่อนลงบนรอ่ งฟนั เป็นการบบี เอานา้ มนั ออกจากปัม๊ รูปตัดของปม๊ั ไฮดรอลกิ แบบเฟืองในชนิดโรเตอร์ (Cross section of internal Gear pump rotor type)

ห น้ า | 99 รปู แสดงการหมุนของโรเตอร์ (rotor)กบั rotor ring ใน1รอบหมุนทาให้นา้ มันไหลจากทางเขา้ ไปที่ทางออก 3.4 ป๊ัมไฮดรอลกิ แบบใบพัด (Vane pumps) เวนปั๊มหรอื ปม๊ั แบบใบพัด เป็นปม๊ั ท่ีมีคณุ สมบตั พิ เิ ศษคือ มคี วามเรว็ รอบท่สี งู และเหมาะสาหรบั ใช้กับงานท่ีตอ้ งการอัตราการไหลสูงแต่แรงดนั ต่าไปจนถงึ ขนาดปานกลาง และมีท้ังแบบที่ใบพดั คงทีก่ บั แบบปรับคา่ ไดด้ ว้ ยการย้ายจุดศูนย์กลาง ของตัวหมุนที่ใบพดั เสยี บอยู่ 3.4.1 หลกั การทางานของเวนป๊ัม (Vane pump) น้ามนั ไฮดรอลิกจะถูกส่งเข้ามาทาง ช่อง In แลว้ เขา้ มาเตมิ ในสว่ นช่องว่าง เมอ่ื ปั๊มเร่มิ หมนุ ตัว ใบพัดกจ้ ะถกู สลัดออกมาสมั ผสั กับตวั เรือน โดยแกนของใบพัดจะ ติดอยู่เย้ืองกับจุดศูนย์กลางของตัวเรือน จากการที่แกนใบพัดติดอยู่เยื้องกับจุดศูนย์กลาง ทาให้ช่องว่างระหว่าง ใบพัดแต่ละช่วงไม่เท่ากัน โดยในช่วงจังหวะดูด ช่องว่างระหว่างใบพัดจะถูกขยายออกจนมีช่องว่างมากที่สุด หลังจากน้ัน ช่องว่างจะเร่มิ ลดลงเป็นจังหวะการอดั การทางานของตัวป๊มั จึงเงยี บ ไมม่ เี สียงดงั รบกวน

ห น้ า | 100 3.5 ปั๊มไฮดรอลิก แบบลูกสูบ (Piston pumps) ปั๊มแบบลูกสูบ แบบปรับค่าอัตราการไหลได้ ปั๊มแบบ ลูกสูบสามารถปรับจานวนน้ามันที่อยู่ในป๊ัมได้ โดยการหมุนชาร์ฟที่มีแผ่น Swash plate ติดอยู่ด้วยทาให้เปลี่ยน มมุ ของแผน่ Swash plate ไปดันลกู สูบ ปม๊ั แบบลูกสูบใชก้ ันมากในระบบไฮดรอลกิ เนือ่ งจากเม่อื ตอ้ งการใหน้ ้ามนั น้อยลง เราสามารถปรับเปลี่ยนความเอียงของแผ่น Swash plate และมีผลในทันที และเมื่อไม่มีการทางานปั๊ม สามารถหยุดการจา่ ยนา้ มนั ไดใ้ นทันที 3.5.1 หลักการทางานของป๊ัมแบบลูกสูบ (Piston pump) แผ่น Swash plate ที่ติดกับตัว Shaft ของป๊มั จะหมนุ ตามตวั Shaft ไปรอบๆ ทแ่ี ผน่ Swash plate จะมีสกรูให้สามารถขันปรบั คา่ ความเอยี งของ แผ่น Swash plate ได้ จึงทาให้สามารถปรับค่าอัตราการไหลได้ เมื่อ Swash plate เร่ิมหมุน ส่วนท่ีสูงของแผ่น Swash plate ไปสัมผัสกับด้านล่างของลูกสูบก็จะดันลูกสูบเข้า กลายเป็นจังหวะอัดของลูกสูบ เม่ือแผ่น Swash plate หมุนต่อไปจนถึงส่วนท่ตี ่าของแผน่ Swash plate สมั ผัสกับด้านล่างของลูกสูบ ทาให้ลกู สบู เรม่ิ เคลอ่ื นท่ีออก กลายเป็นจังหวะดูดของลูกสูบ การทางานจะสลับอย่างนี้เร่ือยไป เพ่ืออัดฉีดน้ามันไฮดรอลิกออกจากตัวป๊ัมไปยัง ระบบไฮดรอลกิ ใหท้ างาน

ห น้ า | 101 ใบความรู้สาหรบั ผู้รบั บริการ เรือ่ ง กลศาสตรข์ องของไหล (Fluid mechanic) วัตถุประสงค์ เม่อื สิน้ สดุ แผนการจดั กิจกรรมการเรียนรนู้ ้ีแล้ว ผู้รบั บริการสามารถ อธบิ ายกลศาสตร์ของของไหล (Fluid mechanic) เน้ือหา กลศาสตร์ของของไหล (Fluid mechanic) กลศาสตร์ของไหล (fluid mechanic) เป็นสาขาหน่ึงของกลศาสตร์ประยุกต์ท่ีเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของ ของเหลวและก๊าซ สาขาวชิ านส้ี ามารถแบ่งออกได้เปน็ สถิตยศ์ าสตร์ของไหล (ของไหลอย่กู ับที)่ และพลศาสตรข์ อง ไหล (ของไหลท่ีมีการเคลื่อนที่) การศึกษาทางด้านนี้สามารถประยุกต์ใช้ในการออกแบบ และแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น การไหลของน้าดีและน้าเสียการไหลของนา้ ในระบบท่อดับเพลิง การระบายอากาศ การดูดควันหรือสารเคมี อันตรายออกจากพนื้ ทที่ างานเปน็ ต้น 1. ความหมายของของไหล ของไหลคืออะไรความแตกต่างระหว่างของแข็งและของไหล พิจารณาท่ีโครงสร้างโมเลกุล คือ ของแข็ง เชน่ โลหะคอนกรีต มโี มเลกลุ ท่ีอยชู่ ิดติดกนั มแี รงยึดเหน่ียวระหวา่ งโมเลกุลสงู ซึ่งทาให้ของแข็งสามารถคงรูปร่าง และไม่เปลยี่ นรปู ง่ายๆ กรณีของเหลวเชน่ นา้ น้ามนั มีระยะหา่ งระหว่างโมเลกุลมากกว่า มีแรงยดึ เหน่ียวระหว่าง โมเลกุลต่ากว่า โมเลกุลมีอิสระในการเคล่ือนท่มี ากกว่า จึงสามารถเปลี่ยนรูปได้ง่าย สามารถเทลงในภาชนะบรรจุ ได้ หรือบังคับให้ไหลไปในท่อหรือรางได้กรณีก๊าซ เช่น อากาศ ออกซิเจน ยิ่งมีระยะห่างระหวา่ งโมเลกลุ และแรง ยึดเหน่ียวท่ีน้อยกว่าของเหลว จึงสามารถเปล่ียนรูปร่างและถูกกดดันได้ง่ายแรงเฉือน คือ แรงในแนวสัมผัสกับ พ้ืนผิว โลหะหรือคอนกรีตถ้าได้รับแรงเฉือนวัตถุน้ันจะไม่เปล่ียนรูป ในกรณีของไหลถ้าได้รับแรงเฉือนจะมีการ เปล่ยี นรูปและไหลไปสู่ท่อี ่ืน แต่ถา้ มคี วามหนืดมากจะไมไ่ หล 1.1 คุณสมบัติของของไหล ก๊าซมีความเบาและกดอัดได้ ของเหลวหนักและกดอัดไม่ได้นา้ เชื่อมไหลช้า จากภาชนะบรรจุ แต่น้าไหลอย่างรวดเร็ว เพราะคุณสมบัติเหล่าน้ี ได้แก่ ความหนาแน่น ค่าปริมาตรจาเพาะ ค่า นา้ หนกั จาเพราะ และคา่ ความถว่ งจาเพา 1.2 ความดันในของไหล วัตถุทรงลูกบาศก์จมในของไหลท่ีอยู่นิ่ง ของไหลจะออกแรงกระทาต่อวัตถุใน ทิศต้ังฉากกับผิวที่สัมผัสกับของไหลแรงดันในของไหลเกิดจากการเคล่ือนที่ของโมเลกุลของไหลชนกับผิววัตถหุ รือ ผนงั ภาชนะ 1.3 ความดนั ของของเหลว ความดนั ของเหลวจะข้ึนอยู่กบั ระดับความลึกและความหนาแน่น เช่น เมื่อผู้ ที่ว่ายน้าดานา้ ลงไปกน้ สระน้า ความดนั กค็ อื น้าหนกั ของน้าท่อี ยเู่ หนอื ผู้ดาน้าทง้ั หมด ยิ่งดาลกึ เท่าไรก็ยง่ิ มคี วามดัน มากเท่านั้น และหากเปล่ียนจากนา้ กลายเปน็ ของเหลวที่มคี วามหนาแนน่ มากกว่า เช่น น้าทะเล ความ ดันก็จะเพ่มิ มากขน้ึ สรปุ ไดว้ า่

ห น้ า | 102 1. ของเหลวชนดิ เดียวกนั ที่ความลึกเทา่ กนั จะมีความดันของของเหลวเท่ากนั 2. ความดนั ของของเหลวขึ้นอยกู่ บั ความลึกและความหนาแน่นของของเหลว โดยมคี วามสมั พันธ์ แบบแปรผันตรง 2. การแบง่ ประเภทของความดันในของเหลว แบ่งได้เปน็ ความดนั เกจและความดนั สมบูรณข์ องของเหลว 1. ความดันสมบูรณ์ของของเหลว ณ จุดใดๆ มีค่าเท่ากับผลรวมของความดนั อากาศกับความดนั เนื่องจาก นา้ หนกั ของของเหลวทจ่ี ุดนนั้ 2. ความดันเกจ ( Pg ) หมายถึง ความดันท่ีเกิดจากน้าหนักของของเหลว หรือหมายถึงความดันที่เป็น ผลตา่ งของความดนั สมบูรณข์ องของเหลวท่ตี าแหนง่ นน้ั กับความดนั อากาศปกติ 3. การพิจารณา 2 ตาแหนง่ ในของเหลวทีม่ คี วามดันสัมบรู ณ์เท่ากัน หลกั การ 2 จุดใดๆ ในของเหลวชนิดเดยี วกัน ท่ีเชือ่ มต่อถงึ กนั และอย่ใู นระดบั เดียวกัน สรปุ ได้ว่า 2 จดุ น้ีมี ความดันสมั บูรณเ์ ท่ากนั 4. ความดนั กบั ชวี ติ ประจาวัน เครอ่ื งวดั ความดนั โลหติ ทาด้วยหลอดแกว้ รปู ตวั ยู (แมนอมเิ ตอร)์ ร่างกายคนปกตจิ ะมีความดนั โลหิตสูงสุด เท่ากบั 120 มิลลเิ มตรของปรอทและความดันโลหติ ตา่ สดุ เทา่ กบั 80 มิลลเิ มตรของปรอท ( ความดนั ทไ่ี ด้เป็นความ ดนั เกจ ) หลอดดูดเคร่ืองด่ืม เม่อื ใช้หลอดดูดเครื่องด่ืมจะทาให้อากาศในหลอดมปี รมิ าตรลดลง และทาใหค้ วามดัน อากาศในหลอดลดลงด้วยความดันอากาศภายนอกซึ่งมากกว่าก็จะสามารถดันของเหลวขึ้นไปแทนที่อากาศใน หลอดดูดจนกระท่ังของเหลวไหลเข้าปาก อารค์ มี ิดีส ; ใช้เปน็ ทฤษฎใี นการออกแบบเรือ เช่นเรือทต่ี อ้ งบรรทกุ สนิ คา้ ที่มนี า้ หนกั มากๆ เบอร์นลุ ล่ี ; ใช้ออกแบบระบบทอ่ น้าดบั เพลิง ทอ่ สง่ น้า ทอ่ สง่ น้ามัน หรือทอ่ ระบายนา้ ต่างๆ ความหนืด ; เก่ยี วข้องกับสารที่ใช้หลอ่ ล่ืนหรือปอ้ งกันการเสยี ดสี เชน่ นา้ มนั เครื่องเบอรต์ า่ งๆจะมคี วามหนดื ต่างกัน สามารถเลอื กใช้ตามชนดิ ของงาน

ห น้ า | 103 ใบความรสู้ าหรบั ผู้รบั บริการ เรือ่ ง กฏของพาสคาล และเคร่อื งอดั ไฮดรอลกิ วตั ถุประสงค์ เมื่อส้นิ สุดแผนการจดั กิจกรรมการเรยี นรูน้ ้แี ล้ว ผู้รบั บริการสามารถ อธบิ ายกฏของพาสคาล และเครื่องอดั ไฮดรอลกิ เน้ือหา กฏของพาสคาล และเคร่อื งอัดไฮดรอลกิ กฎของพาสคาล กล่าวว่า “เมื่อเพ่ิมความดัน ณ ตาแหน่งใดๆ ในของเหลวที่อยู่น่ิง ในภาชนะปิด ความ ดนั ท่ีเพ่ิมขนึ้ จะถ่ายทอดไปทกุ ๆ จดุ ในของเหลวนัน้ ” เครื่องอัดไฮดรอลิก ประกอบด้วย กระบอกสูบและลูกสูบ 2 ชุด ท่ีมีขนาดต่างกันมีท่อต่อเชื่อมถึงกัน มี ของเหลวบรรจุภายใน โดยพจิ ารณาจากสมการ ความดนั P = F/A พจิ ารณาท่ลี ูกสูบเลก็ มแี รง F กระทาต่อลูกสูบ ทม่ี พี น้ื ทห่ี นา้ ตัด = a ความดันทลี่ ูกสบู เลก็ Pเล็ก = F/a พิจารณาทีล่ กู สูบใหญ่ มแี รงเน่ืองจากน้าหนกั W กระทาตอ่ ลกู สูบที่มพี ื้นทหี่ น้าตัด A จะไดว้ า่ ความดนั ทลี่ กู สบู ใหญ่ Pใหญ่ = W/A จากกฎของพาสคลั ความดันทเ่ี พ่ิมขึน้ ทาให้ ความดนั ท่ีลูกสูบเล็ก = ความดนั ท่ลี ูกสบู ใหญ่ จะไดว้ า่ Pเพ่ิมขึ้น = F/a = W/A ……………………. หรือ ถ้าพจิ ารณาการไดเ้ ปรียบเชงิ กล จะได้ M.A. = W/F = A/a…..………………… แสดงวา่ ถ้าพ้นื ที่หน้าตัดของลูกสูบใหญ่ A มากกว่า พ้ืนทีห่ น้าตดั ของลกู สูบเลก็ a มาก ๆ (A >> a) เราสามารถใช้ แรง F คา่ น้อยๆ ไปยกนา้ หนกั W ทมี่ คี า่ มากๆ ได้ ซ่งึ ก็คอื การได้เปรียบเชงิ กลสูงเครื่องมือที่ใช้หลกั การไฮดรอลิก เช่น แมแ่ รงยกรถ หา้ มล้อเพาเวอร์ พวงมาลัยรถ เพาเวอร์ ฯลฯ

ห น้ า | 104 ใบความรูส้ าหรับผู้รบั บรกิ าร เรือ่ ง การเช่อื มโยงกิจกรรมเร่ือง ไซรงิ ค์ ไฮดรอลิก (Syringe Hydraulic) กบั สะเตม็ ศึกษา วตั ถปุ ระสงค์ เมอ่ื สน้ิ สุดแผนการจดั กิจกรรมการเรียนร้นู ้แี ล้ว ผู้รับบรกิ ารสามารถ เชอื่ มโยงกิจกรรมเรอ่ื ง ไซรงิ ค์ ไฮดรอลกิ (Syringe Hydraulic) กบั สะเตม็ ศึกษา เนอื้ หา การเชอื่ มโยงกิจกรรมเรอ่ื ง ไซรงิ ค์ ไฮดรอลิก (Syringe Hydraulic) กบั สะเตม็ ศกึ ษา 1. สาระสาคัญ Syringe Hydraulic นาหลกั การทางานของระบบไฮดรอลิก คือ ระบบการสง่ กาลังหรอื ควบคุมกาลงั โดย ใชข้ องเหลวเป็นตัวพากาลงั หรือสง่ สัญญาณควบคุมไปยังจุดหมายที่ต้องการ โดยสามารถออกแบบให้ช่วยผ่อนแรง ไดด้ ้วยการออกแรงกระทาในส่วนลูกสูบที่มพี นื้ ที่หน้าตัดน้อย แล้วของเหลวน้ันจะไปดันลกู สูบทม่ี ีพ้นื ท่ีหนา้ ตัดมาก เพ่อื ทางาน ทาให้สามารถออกแรงนอ้ ยเพ่ือยกของหนกั มากๆ ได้ ตัวช้วี ัด (ถา้ ม)ี วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ ออกแบบและเทคโนโลยี อธิบายหลักการทางาน การคานวณโครงสรา้ ง 1. คน้ หาข้อมูลอย่างมขี น้ั ตอนและ ของระบบไฮดรอลกิ และปริมาตรของเหลว นาเสนอขอ้ มูลในลักษณะต่าง ๆ 2. การออกแบบโครงสร้างโดยนาหลักการของ ระบบไฮดรอลกิ มาใชอ้ อกแบบชนื้ งาน 2. สาระการเรียนรู้ วทิ ยาศาสตร์ หลักการทางานของระบบไฮดรอลิก (Hydraulic) คืองาน (Work, W) หรือแรงการกระทา (Force, F) คณุ สมบตั ทิ างกลของของไหล, กฏของพาสคาล เทคโนโลยี การนาวสั ดรุ อบตวั ท่ีสามารถหาได้มาประยุกต์ใช้ในการทาเครอ่ื งไฮดรอลกิ หรอื เคร่ืองทุนแรงอย่างง่ายได้ เชน่ ไม้ไอติม Syringe (กระบอกฉีดยา) สายยางซลิ ิโคลน ลวดชนดิ อ่อน เป็นตน้ วิศวกรรมศาสตร์ การออกแบบโครงสร้างโดยนาหลักการของระบบไฮดรอลิก มาใช้ออกแบบชื้นงานให้มลี ักษณะเหมาะสม ต่อการเพิ่มแรงยกของเพ่ือใช้ทุ่นแรงได้ โดยมีการออกแบบตาแหนง่ และสัดส่วนพน้ื ท่ีหนา้ ตัดของกระบอกสูบให้มี ความสามารถเพม่ิ แรงยกไดม้ ากที่สดุ คณติ ศาสตร์ การคานวณโครงสรา้ ง ขนาด และจานวนวสั ดทุ ี่นามาใชร้ วมทั้งคานวณปริมาตรของเหลวท่ีมีผลต่อแรงดัน ให้มคี วามเหมาะสมและสมบรู ณ์มากทีส่ ุด

ห น้ า | 105 3. ผงั มโนทัศน์ ช่ือกิจกรรม ไซรงิ ค์ ไฮดรอลกิ (Syringe Hydraulic) แรงการกระทา,คณุ สมบัตทิ างกลของ ของไหล, กฏของพาสคาล S : วทิ ยาศาสตร์ การคานวณโครงสรา้ ง การนาวสั ดุรอบตวั ท่ี ขนาด และจานวนวสั ดุ M : คณติ ศาสตร์ T : เทคโนโลยี สามารถหาไดม้ า ท่นี ามาใช้ ประยกุ ตใ์ ชใ้ นการทา E : วิศวกรรมศาสตร์ เคร่อื งไฮดรอลกิ การออกแบบโครงสร้างโดยนา หลักการของระบบไฮดรอลิกมาใช้ ออกแบบชื้นงาน

ห น้ า | 106 ใบกิจกรรม เร่ือง ไซรงิ ค์ ไฮดรอลิก(Syringe Hydraulic) วตั ถปุ ระสงค์ ออกแบบและสรา้ งไซริงค์ ไฮดรอลิก (Syringe Hydraulic) ภายใต้วัสดอุ ุปกรณ์ เวลาทก่ี าหนด เน้ือหา หลักการทางานของไฮดรอลิก (Hydraulic) คาชีแ้ จง 1. วสั ดอุ ุปกรณ์ 1. ไมไ้ อตมิ ขนาดใหญ่ จานวน 15 อัน 2. ไม้เสยี บลกู ช้ิน จานวน 2 อัน 3. Syringe (ไซริงค์) จานวน 1 อัน 4. สายยาง จานวน 1 อัน 5. ลวดเบอรเ์ ลก็ จานวน 14 เส้น 6. ไม้บรรทัด จานวน 1 อัน 7. ปืนกาว จานวน 1 อัน 8. กรรไกร/มดี คัตเตอร์ จานวน 1 อัน 9. ฟวิ เจอร์บอร์ด จานวน 1 อัน 10. ดนิ นา้ มัน จานวน 1 อัน 11. ปากาเคมี จานวน 1 อัน 12. หมดุ จานวน 2 อัน 13. กระดาษปรูฟ๊ จานวน 1 แผ่น 14. ปากกาเคมี จานวน 1 ด้าม 2. เงอ่ื นไขในการออกแบบและสร้างไซรงิ ค์ ไฮดรอลิก (Syringe Hydraulic) 2.1 สร้าง Syringe Hydraulic (ไซรงิ ค์ ไฮดรอลิก) สามารถรับน้าหนกั ดินน้ามนั 1 กอ้ น (100 กรัม) 2.2 สามารถยกดินน้ามันขนึ้ ได้สงู สุดโดยไมเ่ อียงไปดา้ นใดด้านหนึ่ง กลมุ่ ใดสามารถสร้างSyringe Hydraulic (ไซริงค์ ไฮดรอลิก) ไดส้ มดุลและสวยงามท่ีสุดจะเป็นกลุ่มที่ชนะ 2.3 ผ้จู ัดกจิ กรรมทดสอบ Syringe Hydraulic (ไซรงิ ค์ ไฮดรอลิก) ทลี ะกลุม่ โดยการนาดนิ นา้ มนั มาวางบน Syringe Hydraulic (ไซริงค์ ไฮดรอลิก) แล้วทดสอบดนั Syringe (ไซริงค)์ เพอื่ ยกดนิ น้ามนั ข้นึ แล้วดูความแข็งแรง และความสมดลุ ของ Syringe Hydraulic (ไซรงิ ค์ ไฮดรอลิก) กลุ่มใดแขง็ แรง สมดุล และสวยงามที่สดุ ถอื เป็นกลุ่ม ท่ีชนะ ให้กลุ่มน้ันมานาเสนอหลักการการทางานของไฮดรอลิก หรือแนวทางในการสร้างไซริงค์ ไฮดรอลิก การ เลือกใชว้ สั ดอุ ปุ กรณ์

ห น้ า | 107 4. ตารางบันทกึ ผลการออกแบบและสรา้ งไซริงค์ ไฮดรอลิก (Syringe Hydraulic) คะแนนที่ได้ เกณฑก์ ารให้คะแนน กลุม่ กลมุ่ กลมุ่ กล่มุ กลมุ่ กลมุ่ กลมุ่ กลมุ่ กลมุ่ กลุ่ม 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ความสมดุลของ Hydraulic (10คะแนน) ความสวยงามในการออกแบบ (10คะแนน) สามารถรองรับน้าหนกั ได้ (10คะแนน) การนาเสนองาน (10คะแนน) ผลการแข่งขัน(ลาดบั ท่ไี ด้)

ห น้ า | 108 ฐานการเรียนรูท้ ่ี 7 เร่ือง ศรลมชวนคิด ชีท้ ศิ บอกทาง ประกอบดว้ ยแผนการจัดการกิจกรรมการเรยี นร้ทู ี่ 7 เร่ือง ศรลมชวนคดิ ช้ีทศิ บอกทาง จานวน 2 ช่ัวโมง

ห น้ า | 109 แผนการเรียนรู้ เร่ือง สอนลมชวนคดิ ชี้ทิศบอกทาง เวลา 2 ชั่วโมง แนวคดิ ลม คือ การเคล่ือนไหวของอากาศจากกบริเวณท่ีมีอุณหภูมิสูงอากาศจะลอยตัวสูงข้ึน ในขณะท่ีบริเวณที่มี อณุ หภูมติ ่ากว่าอากาศจะไหลเข้ามาแทนท่จี งึ ทาให้เกิดกระแสลม การเคลอื่ นทีข่ องกระแสลมชา้ หรอื เร็ว ยอ่ มส่งผล กระทบต่อการดารงชวี ิตของมนษุ ย์ทั้งนน้ั ดังนนั้ ถ้ามเี ครื่องมือวดั ทศิ ทางลมจะทาให้มนุษย์วางแผนป้องกันอุบัติภัย ตา่ ง ๆ ได้ดีขึ้น วัตถุประสงค์ 1. วดั ทศิ ทางลมได้ 2. อธิบายส่วนประกอบเครอื่ งมือวดั ทศิ ทางลมหรือศรลม 3. สามารถออกแบบและสรา้ งศรลมทีม่ ีประสิทธผิ ล เนื้อหา 1. การวัดทศิ ทางลม 2. ส่วนประกอบเครื่องมอื วดั ทศิ ทางลมหรอื ศรลม 3. ออกแบบและสรา้ งศรลมที่มปี ระสิทธิผล ข้นั ตอนการจดั กจิ กรรมการเรยี นรู้ ขน้ั ท่ี 1 กิจกรรมการเรียนรูป้ ระสบการณท์ างวทิ ยาศาสตร์ (S : Science Expeience Activity) 1. ผู้จดั กิจกรรมทกั ทายและแนะนาตนเองแก่ผูร้ บั บริการ รวมทั้งช้แี จงวัตถปุ ระสงคข์ องกจิ กรรมการเรียนรู้ ท่ี 7 เรอื่ ง ศรลมชวนคิด ชที้ ิศบอกทาง ได้แก่ (1) การวดั ทศิ ทางลม (2) อธิบายสว่ นประกอบเครื่องมอื วัดทิศทางลมหรือศรลม (3) สามารถออกแบบและสร้างศรลมทีม่ ีประสทิ ธผิ ล 2. ผจู้ ดั กิจกรรมซกั ถามประสบการณ์เดมิ ของผู้รบั บรกิ ารเกีย่ วกบั เร่ืองทจ่ี ะเรียนรู้ โดยส่มุ ผรู้ ับบรกิ าร จานวน 3 – 5 คน ตามความสมัครใจ ใหต้ อบคาถาม จานวน 3 ประเดน็ ดงั นี้ ประเดน็ ที่ 1 “ท่านคิดว่า มวี ิธีสังเกตลมพัดมาทิศทางไหนได้อย่างไร” ประเด็นที่ 2 “ส่วนประกอบเคร่อื งมือวัดทิศทางลมหรือศรลมมอี ะไรบ้าง” ประเด็นที่ 3 “การออกแบบและสร้างศรลมท่มี ปี ระสทิ ธิผลทาอย่างไร” 3. ผู้จัดกิจกรรมและผู้รบั บริการแลกเปลยี่ นความคิดเห็น และสรปุ สง่ิ ที่ไดเ้ รียนรรู้ ่วมกัน

ห น้ า | 110 ขัน้ ตอนท่ี 2 กิจกรรมการเรยี นรู้วิทยาศาสตรท์ ีท่ ้าทาย ( C : Challenge Learning Activity) 1. ผู้จัดกิจกรรมเช่ือมโยงเนื้อหาในข้ันตอนที่ 1 เรื่อง การวัดทิศทางลม ส่วนประกอบเคร่ืองมอื วัด ทิศทางลมหรือศรลม ออกแบบและสร้างศรลมที่มีประสิทธิผล โดยเสนอสถานการณ์ในชีวิตจริงท่ีเกี่ยวข้อง ดัง ตัวอย่าง“การตากแหง้ เป็นวิธกี ารทาใหอ้ าหารหรอื สมุนไพรบางชนิดให้เก็บรักษาได้นานขึ้นและไม่เน่าเสีย การตาก แห้งโดยวธิ ีธรรมชาติอาศัยแสงแดดและอากาศช่วยถ่ายเทความชืน้ ออกไปจากส่ิงท่นี ามาตาก การทราบทิศทางลม เพื่อกาหนดตาแหน่งในการตากแห้ง เป็นการช่วยลดระยะเวลาในการตากแห้งได้รวดเร็วขึ้น หากมีอุปกรณ์ช่วย ตรวจวัดทิศทางลมจะเป็นประโยชน์มากข้ึน ดังน้ัน ให้ผู้รับบริการออกแบบและสร้างอุปกรณ์ที่ใช้บอกทิศทางลม เพื่อใช้ประโยชนใ์ นบ้านของตัวเอง โดยใชว้ ัสดุทเ่ี หมาะสมและไดป้ ระสทิ ธผิ ล” 2. ผู้จัดกจิ กรรมให้ผรู้ บั บรกิ ารวิเคราะหส์ ถานการณท์ ี่กาหนดใหโ้ ดยใชป้ ระเดน็ คาถามดงั นี้ - จากสถานการณ์ทีก่ าหนดใหม้ ปี ัญหาหรือความตอ้ งการในเร่ืองใด - ควรมคี วามรูท้ ีเ่ กี่ยวขอ้ งเร่อื งใดบา้ ง 3. ผู้จดั กจิ กรรมแสดงศรลมและการใช้งานศรลมให้ผู้รับบรกิ ารสงั เกต โดยใช้ศรลมจรงิ หรอื วดี ิทัศน์ เกย่ี วกับศรลม เพอ่ื ให้ผ้รู บั บริการศึกษาประโยชน์และการทางานของศรลม ตามใบความร้สู าหรับผู้จดั กิจกรรมเรอ่ื ง ศรลมชวนคิด ชที้ ิศบอกทาง 4. แบ่งผู้รบั บรกิ ารออกเปน็ กลุ่ม ๆ ละ 4 – 8 คน โดยใหแ้ ตล่ ะกลุม่ ออกแบบศรลมตามเงื่อนไขที่กาหนด พรอ้ มท้ังเลอื กวสั ดุอุปกรณ์ท่ีต้องใชใ้ นการประดษิ ฐ์ศรลมตามที่ได้ออกแบบไว้ จากวัสดอุ ปุ กรณ์ที่กาหนดให้ พร้อม บอกเหตุผลในการเลือกใช้อุปกรณ์และแนวคิดในการสรา้ งช้ินงานภายในกลมุ่ แลว้ รา่ งภาพศรลมลงในใบกจิ กรรมท่ี ได้รบั มอบหมาย และลงมอื ประดิษฐ์ศรลมตามที่ออกแบบไว้ 5. ทดสอบการวัดทิศทางลมจากศรลมท่ีได้ประดิษฐข์ น้ึ โดยใชแ้ หลง่ กาเนดิ ลมเป็นพัดลมท่ีเปดิ ความแรง ของลมระดับ 1 และว่างศรลมห่างจากพดั ลมเป็นระยะ 1 เมตร ในกรณที ี่ศรลมยังไม่สามารถบอกทิศทางลมได้ ให้ วเิ คราะหส์ าเหตุ หาแนวทางการปรบั ปรงุ ศรลม และบันทึกการปรับปรุงในแต่ละครง้ั ทดสอบการทางานซา้ จนกระทัง่ ได้ประสิทธผิ ลตามตอ้ งการ 6. ผูร้ ับบรกิ ารปรับปรุงศรลมจนได้รูปแบบท่ีถกู ต้อง หลงั จากน้นั อภปิ รายในกลุ่มรว่ มกนั ถงึ แนวทางการ ประดิษฐ์ศรลม บันทกึ ผลและวเิ คราะห์หาความเชื่อมโยง STEM เขียนลงในกระดาษปรุฟ๊ 6.1 ชื่อกิจกรรม 6.2 วาดรปู ภาพสง่ิ ประดษิ ฐ์ 6.3 หาความเชือ่ มโยง STEM ( ใชห้ ลักการใดเขา้ มาเก่ียวข้อง ) S : วิทยาศาสตร์ T : เทคโนโลยี E : วิศวกรรมศาสตร์ M : คณิตศาสตร์ 7. ผู้จัดกิจกรรมคัดเลอื กกลุ่มที่ประดิษฐ์ศรลมบอกทิศทางได้ดีที่สุดออกมานาเสนอศรลม ทปี่ ระดิษฐ์ข้ึน ในประเด็นที่ว่า 7.1 แนวคดิ ในการประดิษฐอ์ ย่างไรจึงทาให้ศรลมบอกทศิ ทางไดถ้ ูกตอ้ ง

ห น้ า | 111 7.2 การทดสอบและการปรบั ปรงุ แกไ้ ขศรลมจนมีประสิทธภิ าพตามที่ต้องการ 8. ผจู้ ัดกจิ กรรมและผรู้ ับบรกิ ารแลกเปลี่ยนความคิดเหน็ และสรุปสิง่ ทีไ่ ดเ้ รยี นรู้รว่ มกัน ข้ันตอนที่ 3 กิจกรรมการสรุปผลการนาวิทยาศาสตร์ไปใช้ในชีวิตประจาวัน ( I : Implementation Conclusion Activity) 1. ให้ผู้รับบริการตอบคาถามโดยสุ่มผู้รับบริการ จานวน 3 – 5 คน ตามความสมัครใจ ให้ตอบคาถามใน ประเด็น “ท่านจะนาความรู้ เร่อื ง ศรลมชวนคดิ ชที้ ิศบอกทาง ไปประยุกตใ์ ชใ้ นชีวติ ประจาวนั อยา่ งไร” 2. ผู้จัดกิจกรรมและผรู้ บั บริการสรุปส่ิงทไี่ ดเ้ รียนรรู้ ่วมกัน สอ่ื วัสดุอุปกรณ์ และแหลง่ การเรียนรู้ 1. ใบความรู้สาหรบั ผู้จัดกิจกรรมเรอื่ ง ศรลมชวนคิด ชี้ทิศบอกทาง 2. ใบความรู้สาหรบั ผู้รับบรกิ ารเร่ือง ศรลมชวนคิด ช้ที ิศบอกทาง 3. ใบกิจกรรมเรื่อง ศรลมชวนคดิ ชีท้ ิศบอกทาง 4. กรรไกร / มีดคตั เตอร์ 5. ฟิวเจอรบ์ อรด์ 6. แผ่นโฟมบาง ขนาด A 4 7. เทปกาวใสม้วนเล็ก 8. ไม้เสยี บลกู ชิ้น 9. ตะเกียบ 10. สีไม้ 11. ดนิ นา้ มัน 12. เขม็ หมดุ 13. หลอดพลาสตกิ ขนาดยาว 30 ซม. 14. พัดลม 15. วงเวียน 16. เขม็ ทศิ 17. ไมบ้ รรทดั ,ไมโ้ ปรแทรกเตอร์ (Protractors) แบบครงึ่ วงกลม 18. แผ่นรองตัด 19. กระดาษปรพู้ 20. ปากกาเคมี การวัดและประเมนิ ผล 1. สังเกตพฤตกิ รรมการมสี ว่ นรว่ ม ความตั้งใจ และความสนใจของผรู้ ับบริการ 2. ชน้ิ งาน/ผลงาน

ห น้ า | 112 บนั ทึกผลหลงั การจัดกิจกรรมการเรียนรู้ ผลการใชแ้ ผนการจดั กิจกรรมการเรยี นรู้ 1. จานวนเน้ือหากับจานวนเวลา เหมาะสม ไมเ่ หมาะสม ระบุเหตุผล ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... 2. การเรยี งลาดับเน้ือหากับความเข้าใจของผรู้ บั บริการ เหมาะสม ไมเ่ หมาะสม ระบเุ หตผุ ล ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... 3. การนาเข้าสู่บทเรยี นกับเนอ้ื หาแต่ละหวั ขอ้ เหมาะสม ไมเ่ หมาะสม ระบุเหตผุ ล ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... 4. วิธกี ารจดั กิจกรรมการเรยี นรู้กับเนือ้ หาในแตล่ ะข้อ เหมาะสม ไม่เหมาะสม ระบุเหตผุ ล ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... 5. การประเมินผลกับวัตถปุ ระสงค์ในแต่ละเนื้อหา เหมาะสม ไม่เหมาะสม ระบุเหตผุ ล ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ผลการเรียนรขู้ องผรู้ บั บริการ ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ผลการจัดกิจกรรมการเรยี นรู้ของผูจ้ ัดกิจกรรม ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ขอ้ เสนอแนะ ............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................

ห น้ า | 113 ใบความรูส้ าหรบั ผู้จัดกจิ กรรม เร่ือง ศรลมชวนคดิ ชีท้ ิศบอกทาง 1. การวดั ความเรว็ และทิศทางลม ลม คือ การเคล่ือนไหวของอากาศ ถ้าลมแรงก็หมายถึงว่ามวลของอากาศเคลื่อนตัวไปมากและเร็ว ใน อุตุนิยมวิทยา การวัดลมจาต้องวัดทง้ั ทิศของลมและอตั ราหรอื ความเร็วของลม สาหรับการวดั ทิศของลมนัน้ เราใช้ ศรลม (Wind Vane) เครื่องวดั ลมทีก่ ล่าวมาน้ี เปน็ การวดั ลมท่พี น้ื ดนิ และบอกทิศทาง หรือความเร็วลมในตาแหนง่ คงท่ี โดยส่งิ กีดขวางอื่นๆ มีอิทธพิ ลต่อลม เช่น อาคารตน้ ไม้ และอ่ืนๆ ความเร็วลมจะเพิ่มมากขึ้นอยา่ งรวดเร็วเมื่อความสงู ของ ตาแหน่งที่วดั เพ่มิ ขึน้ ดงั นนั้ เครอ่ื งมือทใ่ี ช้วัดลมควรตง้ั อยใู่ นทโ่ี ลง่ ที่อากาศถา่ ยเทได้สะดวก และควรอย่สู งู กวา่ หลังคาอาคาร

ห น้ า | 114 เครือ่ งมือสาหรับวดั ทิศทางลมหรือศรลม มีหลายรูปแบบ โดยศรลมมีส่วนประกอบท่ีสาคัญหลายส่วน ได้แก่ ส่วนตัวลูกศร สว่ นแกนหมนุ สว่ นฐาน 1. ตวั ลูกศร จะมีรูปร่างส่วนหางทีม่ ีขนาดใหญ่กวา่ สว่ นหัวลูกศร ซ่ึงมีหลักทางาน คือ เมอื่ ลมพัด แรงลมจะกระทากับหางลูกศรมากกวา่ หัวลูกศร เนอ่ื งจากพ้ืนทส่ี ว่ นหางลกู ศรมากกวา่ พื้นท่สี ว่ นหวั จึงทาให้ศรลม เกดิ การหมนุ ทาให้หวั ลกู ศรชี้ไปในทิศทางที่ลมพดั 2. แกนหมุน ของศรลมจาเป็นตอ้ งหมุนไดอ้ ย่างอิสระ เพื่อให้ศรลมสามารถหมนุ ไปตามทิศทางของ ลมทเ่ี ปลยี่ นแปลงไป จึงบอกทิศทางของลมได้อย่างเทยี่ งตรง แกนหมุนควรอยใู่ นตาแหน่งสมดลุ ระหว่างส่วนหวั และสว่ นหางของตวั ศรลม 3. ฐานของศรลม ควรแข็งแรงเพยี งพอทจ่ี ะรบั นา้ หนกั ของศรลม ทนทานต่อการปะทะของแรงลม สามารถตั้งได้อย่างสมดุล โดยปกตจิ ะมีตวั บอกทิศตดิ บรเิ วณฐานดว้ ย

ห น้ า | 115 2. ชนดิ ของลม 2.1 ลมประจาปี (Prevailing Wind) เปน็ ลมท่พี ดั ประจาปี มี 3 ประเภท คอื ลมสนิ คา้ ลมฝ่าย ตะวันตก และลมข้ัวโลก 2.2 ลมประจาฤดู (Seasonal Wind) ไดแ้ ก่ มรสุมฤดูร้อน และมรสุมฤดูหนาว 2.3 ลมประจาเวลา (Diurnal Wind) หรือ ลมเฉื่อย (Breeze) จะพดั ในช่วงเวลาหนึ่งในรอบ วนั ไดแ้ ก่ ลมภูเขา (เกดิ ในเวลากลางคนื ) และลมหุบเขา เกิดในเวลากลางวนั กบั ลมบก ลมทะเล 2.4 ลมประจาถ่ิน (Local Wind) เกิดในทอ้ งถ่ินใด ๆ โดยเฉพาะ ได้แก่ ลมว่าว ลมตะเภา ลมพทั ยา ลม ตะโก และลมอุตรา 2.5 ลมแปรปรวนหรือลมพายุ (Storm) 3. เคร่ืองมอื ทใี่ ชว้ ดั ทิศทางและความเรว็ ลม 3.1 ศรลม เป็นส่งิ ทีใ่ ชม้ านานเพอื่ บ่งบอกทศิ ทางของลมอาจจะประดษิ ฐ์ในรปู แบบที่แตกต่างกนั ไป โดยปกติจะเป็นลูกศรแล้วท้ายจะเป็นตัวต้านลมหากลมเข้าปะทะจะทาให้ให้ศรช้ีไปตามทิศทางที่ลมมาอาจจะ มี การติดระบุทศิ ไวด้ ้วย 3.2 มาตรวดั ความเรว็ หรืออะโนมิเตอร์ (Anenometer) เปน็ เครื่องมอื ทีใ่ ช้วัดความเร็วของลมโดย สามารถที่จะวดั ไดข้ น้ึ อย่กู บั รูปแบบที่ใชอ้ าจจะประดิษฐ์ขึ้นเองได้ – แบบรูปถว้ ย เป็นแบบใชร้ ูปถว้ ยแลว้ มีแขนยื่นออกไป เมอื่ ลมพัดจะทาใหห้ มดแลว้ จะมมี เิ ตอร์ เช่ือมต่อเพอื่ วัดความเรว็ ในขณะน้นั โดยความเรว็ ทีว่ ดั น้ันอาจจะไม่เกนิ 100 กิโลเมตรตอ่ ช่วั โมง – แบบกงั หนั ลม เป็นแบบกงั หันสามารถท่จี ะวดั ความเรว็ ไดเ้ พียงข้นต่าเท่านน้ั ไม่สามารถ ท่จี ะวดั ความเรว็ ทีส่ ูงๆ ได้ - Wind Speed Meter เป็นแบบใหม่ท่ีกาลังเป็นท่ีนิยม เป็นเครื่องท่ีมีขนาดเล็กพกพาได้ มี ใบพัดอยขู่ ้างในเมื่อมลี มเขา้ จะทาใหห้ มุนแล้วก็ทาให้มิเตอร์น้นั อา่ นค่าความเร็วได้ สามารถทจ่ี ะใชใ้ นการกีฬาที่ต้อง วดั กระแสลม เครือ่ งบนิ เคร่อื งร่อนตา่ ง ๆ 3.3 แอโรเวน (Aerovane) เครอ่ื งที่วดั ท้ังทิศทาง และความเร็วของลมมีรูปร่างคล้ายเครื่องบนิ ไม่มีปีก ปลายด้านใบพัดจะช้ีไปทางลมพัดแสดงทิศทางลม และการหมุนของใบพัดแสดงความเร็วของลมโดยอ่านจาก หนา้ ปดั ของเคร่ืองวัดโดยตรง

ห น้ า | 116 4. ประโยชน์ของศรลม • ระบบการพยากรณอ์ ากาศ โดยมักใชร้ ่วมกบั เครื่อง anemometer • ใชว้ ดั ตาแหนง่ การติดต้งั กงั หันลมผลิตไฟฟ้า • ใช้ในสนามบนิ เพ่ือดูทศิ ทางลมท่ีจะสง่ ผลกระทบต่อการบนิ • ใช้บอกทิศทางเพื่อการตากแห้ง การสร้างบา้ นใหม้ ีอากาศไหลเวยี นดี รูปแบบการทาศรลมอยา่ งงา่ ย

ห น้ า | 117 ใบความรสู้ าหรบั ผรู้ ับบริการ เรื่อง ศรลมชวนคิด ช้ีทศิ บอกทาง 1. การวดั ความเรว็ และทศิ ทางลม ลม คือ การเคลื่อนไหวของอากาศ ถ้าลมแรงก็หมายถึงว่ามวลของอากาศเคล่ือนตัวไปมากและเร็ว ใน อุตุนิยมวิทยา การวัดลมจาต้องวดั ท้ังทิศของลมและอตั ราหรือความเร็วของลม สาหรับการวดั ทิศของลมนั้นเราใช้ ศรลม (Wind Vane) เครือ่ งวัดลมทก่ี ล่าวมานี้ เป็นการวัดลมทพ่ี ้นื ดนิ และบอกทศิ ทาง หรอื ความเรว็ ลมในตาแหน่งคงท่ี โดยส่งิ กดี ขวางอ่ืนๆ มอี ทิ ธิพลตอ่ ลม เช่น อาคารตน้ ไม้ และอ่นื ๆ ความเรว็ ลมจะเพมิ่ มากขึ้นอยา่ งรวดเรว็ เม่อื ความสงู ของ ตาแหนง่ ทว่ี ดั เพิม่ ขน้ึ ดงั นน้ั เคร่อื งมือทใี่ ช้วดั ลมควรต้งั อยใู่ นท่ีโลง่ ทอี่ ากาศถา่ ยเทไดส้ ะดวก และควรอยู่สงู กวา่ หลงั คาอาคาร

ห น้ า | 118 เครือ่ งมือสาหรับวดั ทิศทางลมหรือศรลม มีหลายรูปแบบ โดยศรลมมีส่วนประกอบท่ีสาคัญหลายส่วน ได้แก่ ส่วนตัวลูกศร สว่ นแกนหมนุ สว่ นฐาน 1. ตวั ลูกศร จะมีรูปร่างส่วนหางทีม่ ีขนาดใหญ่กวา่ สว่ นหัวลูกศร ซ่ึงมีหลักทางาน คือ เมอื่ ลมพดั แรงลมจะกระทากับหางลูกศรมากกวา่ หัวลูกศร เนอ่ื งจากพ้ืนทส่ี ว่ นหางลกู ศรมากกวา่ พื้นท่สี ว่ นหวั จึงทาให้ศรลม เกดิ การหมนุ ทาให้หวั ลกู ศรชี้ไปในทิศทางที่ลมพดั 2. แกนหมุน ของศรลมจาเป็นตอ้ งหมุนไดอ้ ย่างอิสระ เพื่อให้ศรลมสามารถหมนุ ไปตามทิศทางของ ลมทเ่ี ปลยี่ นแปลงไป จึงบอกทิศทางของลมได้อย่างเทยี่ งตรง แกนหมุนควรอยใู่ นตาแหน่งสมดลุ ระหว่างส่วนหวั และสว่ นหางของตวั ศรลม 3. ฐานของศรลม ควรแข็งแรงเพยี งพอทจ่ี ะรบั นา้ หนกั ของศรลม ทนทานต่อการปะทะของแรงลม สามารถตั้งได้อย่างสมดุล โดยปกตจิ ะมีตวั บอกทิศตดิ บรเิ วณฐานดว้ ย

ห น้ า | 119 2. ชนิดของลม 2.1 ลมประจาปี (Prevailing Wind) เปน็ ลมทพี่ ดั ประจาปี มี 3 ประเภท คอื ลมสนิ ค้า ลมฝ่าย ตะวันตก และลมขั้วโลก 2.2 ลมประจาฤดู (Seasonal Wind) ได้แก่ มรสุมฤดูรอ้ น และมรสุมฤดูหนาว 2.3 ลมประจาเวลา (Diurnal Wind) หรือ ลมเฉ่ือย (Breeze) จะพัดในช่วงเวลาหน่ึงในรอบ วัน ได้แก่ ลมภเู ขา (เกดิ ในเวลากลางคนื ) และลมหบุ เขา เกดิ ในเวลากลางวนั กบั ลมบก ลมทะเล 2.4 ลมประจาถิ่น (Local Wind) เกิดในท้องถ่ินใด ๆ โดยเฉพาะ ได้แก่ ลมว่าว ลมตะเภา ลมพัทยา ลม ตะโก และลมอตุ รา 2.5 ลมแปรปรวนหรือลมพายุ (Storm) 3. เคร่อื งมอื ทใ่ี ชว้ ัดทิศทางและความเรว็ ลม 3.1 ศรลม เป็นส่งิ ท่ีใช้มานานเพื่อบ่งบอกทศิ ทางของลมอาจจะประดิษฐใ์ นรูปแบบทแ่ี ตกตา่ งกนั ไปโดย ปกตจิ ะเปน็ ลูกศรแล้วท้ายจะเป็นตวั ต้านลมหากลมเข้าปะทะจะทาให้ให้ศรช้ีไปตามทศิ ทางท่ลี มมาอาจจะ มกี ารติด ระบุทิศไว้ดว้ ย 3.2 มาตรวัดความเร็วหรอื อะโนมิเตอร์ (Anenometer) เปน็ เคร่อื งมือที่ใช้วดั ความเรว็ ของลมโดย สามารถท่ีจะวัดไดข้ น้ึ อยกู่ ับรูปแบบที่ใช้อาจจะประดิษฐ์ข้ึนเองได้ – แบบรปู ถว้ ย เป็นแบบใชร้ ูปถ้วยแลว้ มีแขนยน่ื ออกไป เม่ือลมพัดจะทาใหห้ มดแล้วจะมีมิเตอร์ เชื่อมตอ่ เพอ่ื วัดความเร็วในขณะนนั้ โดยความเรว็ ทวี่ ดั นน้ั อาจจะไมเ่ กิน 100 กโิ ลเมตรต่อช่วั โมง – แบบกงั หนั ลม เปน็ แบบกงั หันสามารถท่ีจะวดั ความเร็วได้เพียงข้นต่าเทา่ น้นั ไมส่ ามารถ ท่จี ะวดั ความเรว็ ที่สงู ๆ ได้ - Wind Speed Meter เป็นแบบใหม่ที่กาลังเป็นที่นิยม เป็นเครื่องที่มีขนาดเล็กพกพาได้ มี ใบพัดอย่ขู ้างในเมื่อมีลมเข้าจะทาให้หมุนแล้วก็ทาใหม้ ิเตอรน์ ้นั อ่านค่าความเร็วได้ สามารถทจ่ี ะใช้ในการกีฬาที่ต้อง วัดกระแสลม เครือ่ งบนิ เครอื่ งร่อนต่าง ๆ

ห น้ า | 120 3.3 แอโรเวน (Aerovane) เคร่ืองทีว่ ัดทั้งทิศทาง และความเร็วของลมมีรูปร่างคล้ายเคร่อื งบินไม่มีปีก ปลายด้านใบพัดจะชี้ไปทางลมพัดแสดงทิศทางลม และการหมุนของใบพัดแสดงความเร็วของลมโดยอ่านจาก หน้าปดั ของเครอื่ งวดั โดยตรง 4. ประโยชน์ของศรลม • ระบบการพยากรณ์อากาศ โดยมักใช้รว่ มกับเครื่อง anemometer • ใชว้ ดั ตาแหนง่ การตดิ ตง้ั กังหันลมผลติ ไฟฟา้ • ใชใ้ นสนามบนิ เพอ่ื ดูทิศทางลมทีจ่ ะสง่ ผลกระทบต่อการบิน • ใช้บอกทิศทางเพอื่ การตากแห้ง การสร้างบ้านให้มีอากาศไหลเวียนดี รูปแบบการทาศรลมอย่างงา่ ย

ห น้ า | 121 ใบกิจกรรม เรอ่ื ง ศรลมชวนคิด ช้ีทศิ บอกทาง วัตถุประสงค์ 1. วัดทิศทางลมได้ 2. อธบิ ายสว่ นประกอบเครอ่ื งมือวัดทศิ ทางลมหรือศรลม 3. สามารถออกแบบและสรา้ งศรลมที่มีประสิทธิผล เนือ้ หา 1. การวดั ทิศทางลม 2. สว่ นประกอบเครอ่ื งมือวัดทศิ ทางลมหรอื ศรลม 3. ออกแบบและสร้างศรลมท่มี ีประสทิ ธิผล คาชแี้ จง ให้ผู้รบั บริการประดิษฐศ์ รลมบอกทิศทาง แล้วตอบคาถามตอ่ ไปนี้ วสั ด-ุ อปุ กรณ์ จานวนต่อกลุ่ม ท่ี รายการ 2 แผน่ 1 กระดาษแข็ง ขนาด A4 1 คู่ 2 ตะเกียบ 3 อัน 3 ไมเ้ สียบลกู ชิน้ 1 ม้วน 4 เทปใส 1 เล่ม 5 กรรไกร หรอื คัตเตอร์ 1 กอ้ น 6 ดินนา้ มนั 3 เล่ม 7 เข็มหมุด 3 หลอด 8 หลอดพลาสติกขนาดยาว 30 เซนตเิ มตร 1 ตวั 9 พัดลม 1 อนั 10 ไมบ้ รรทดั 1 อนั 11. เข็มทศิ 1 แผน่ 12 ฟิวเจอร์บอร์ด 1 กลอ่ ง 13 สีเทียน หรือดนิ สอสี

ห น้ า | 122 1. ศรลมมหี ลักการทางานอย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. เง่อื นไขในสถานการณ์ การประดษิ ฐศ์ รลมคอื อะไรบา้ ง ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………..…………………………………………………………………………………………………………………………………………. 3. วาดภาพการออกแบบศรลมและระบุวัสดุอปุ กรณ์ท่ีใช้ พร้อมให้เหตุผลในการเลอื กใชว้ ัสดุ 4. ระหวา่ งการประดิษฐศ์ รลม พบปัญหาอะไรบา้ งและมวี ิธีการแกไ้ ขปญั หาอยา่ งไร .............................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................

5. ตารางบันทึกการบอกทิศของศรลม ห น้ า | 123 ครั้งท่ี ลกั ษณะการวางศรลม ความเทีย่ งตรงของการ เทยี บกบั พัดลม บอกทิศของศรลม 1 หันสว่ นหัวศรลมให้พดั ลม 2 หนั สว่ นกลางศรลมใหพ้ ดั ลม 3 หันส่วนหางศรลมใหพ้ ดั ลม 6. ศรลมท่ีประดษิ ฐข์ นึ้ สามารถตรวจวัดทิศทางลมได้จรงิ หรือไม่ มีวธิ กี ารทดสอบอย่างไร .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. 7. วาดภาพพร้อมอธิบายการปรับปรุงศรลมตงั้ แตเ่ ร่ิมต้นจนกระทง่ั สุดทา้ ย

ห น้ า | 124 8. พื้นทส่ี ว่ นหัวของศรลมมีขนาด.............................................ตารางเซนติเมตร พืน้ ทสี่ ว่ นหางของศรลมมีขนาด............................................ตารางเซนตเิ มตร อัตราสว่ นระหวา่ งพน้ื ทส่ี ว่ นหัวและส่วนหางของศรลมเท่ากบั ......................... 9. ถา้ จะนาศรลมทีอ่ อกแบบไว้ไปวดั ทศิ ทางลมในสถานทจี่ ริง เช่น ภเู ขา รมิ ฝ่งั น้า ซ่ึงอาจต้องวางไว้กลางแจ้ง เป็นเวลานาน ๆ ผู้รบั บรกิ ารควรจะปรบั ปรงุ ศรลมทอ่ี อกแบบไวอ้ ย่างไร เพราะเหตุใด .................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................

ห น้ า | 125 ฐานการเรียนรู้ที่ 8 เรื่อง หอคอยหลอดกาแฟ ประกอบดว้ ยแผนการจัดกจิ กรรมการเรียนร้ทู ี่ 8 เร่ือง หอคอยหลอดกาแฟ จานวน 2 ช่วั โมง

ห น้ า | 126 แผนการจัดกจิ กรรมการเรยี นรู้ท่ี 8 เรื่อง หอคอยหลอดกาแฟ เวลา 2 ชั่วโมง แนวคดิ หอคอย เป็นส่ิงก่อสร้างท่ีอาศัยหลักการทางวิทยาศาสตร์ เร่ือง สภาพสมดุลสถิต ซ่ึงหมายถึง สภาพสมดลุ ของวัตถุ หรือ สิ่งก่อสร้างท่ีอยู่น่ิง ผู้รับบริการจะศึกษาเกี่ยวกบั ความหมายของแรง และแรงที่กระทาต่อวัตถุ แล้ว ทาให้วัตถุ แล้วทาให้วัตถุนั้นเกดิ การเปลี่ยนสภาพ แรงสองแรงท่ีกระทาต่อวตั ถุ เมื่อแรงทั้งสองมีค่าเท่ากันกระทา ตอ่ วัตถุในทศิ ทางตรงขา้ ม วัตถุนั้นก็จะอยูใ่ นสภาพสมดลุ วัตถุประสงค์ เม่ือส้นิ สดุ แผนการจัดกจิ กรรมการเรียนร้นู ้ีแล้ว ผู้รบั บรกิ ารสามารถ 1. ทดลองและอธบิ ายปจั จยั ที่ทาใหห้ อคอยสูงตัง้ อยู่ได้ 2. ออกแบบและสร้างหอคอยจากวสั ดุท่ีกาหนดได้อยา่ งเหมาะสม 3. คานวณงบประมาณในการสร้างหอคอยได้ เนื้อหา 1. สมบตั ิและโครงสรา้ ง 2. แรง,แรงโนม้ ถ่วง, น้าหนกั , สมดลุ ของแรง ขนั้ ตอนการจดั กจิ กรรม ข้นั ตอนที่ 1 กจิ กรรมการเรยี นรูป้ ระสบการณ์ทางวทิ ยาศาสตร์(S : Science Experience Activity) 1. ผู้จัดกิจกรรมทักทายผ้รู บั บริการ และแนะนาตนเองใหก้ ับผรู้ บั บริการและช้ีแจงวตั ถุประสงคข์ อง กจิ กรรมการเรยี นรทู้ ่ี 8 เรอ่ื ง หอคอยหลอดกาแฟ ไดแ้ ก่ 1. ทดลองและอธบิ ายปัจจัยท่ีทาใหห้ อคอยสูงตงั้ อย่ไู ด้ 2. ออกแบบและสร้างหอคอยจากวัสดุทีก่ าหนดได้อย่างเหมาะสม 3. คานวณงบประมาณในการสรา้ งหอคอยได้ 2. ผ้จู ัดกิจกรรมซักถามประสบการณ์เดิมของผู้รบั บริการ เกีย่ วกบั เรือ่ งทีจ่ ะเรียนรโู้ ดยสมุ่ ผรู้ บั บริการ จานวน 3 - 5 คน ตามความสมัครใจให้ตอบคาถามจานวน 2 ประเดน็ ดงั นี้ ประเดน็ ที่ 1 “ทา่ นคิดวา่ มปี ัจจยั ใดบ้างทีม่ ผี ลตอ่ การรับน้าหนักของหอคอย” ประเดน็ ที่ 2 “ท่านคดิ ว่า มแี รงอะไรทีก่ ระทาต่อหอคอย หลอดกาแฟ” 3. ผู้จดั กจิ กรรมและผูร้ บั บริการแลกเปลีย่ นความคิดเหน็ และสรปุ สง่ิ ทไ่ี ดเ้ รียนรรู้ ว่ มกัน

ห น้ า | 127 ขั้นตอนท่ี 2 กจิ กรรมการเรยี นร้วู ทิ ยาศาสตร์ทีท่ ้าทาย( C : Challenge Learning Activity ) 1. ผจู้ ัดกิจกรรมเชื่อมโยงเนื้อหาในขัน้ ตอนที่ 1 เรอ่ื ง หอคอย หลอดกาแฟ หลังจากนั้นผู้จัด กิจกรรมระบุปัญหาว่า “ถ้าผ้รู บั บรกิ ารจะสรา้ งหอคอย หลอดกาแฟ ให้สูงและแขง็ แรง” จะทาอยา่ งไร 2. ผูจ้ ดั กิจกรรมแบ่งผูร้ ับบริการออกเปน็ กลุ่ม กลุ่มละ 5-10 คน แล้วดาเนนิ การจัดกิจกรรม ตามลาดบั ข้นั ดงั น้ี ขั้นที่ 1 การสร้างความสนใจ (1) ให้ผรู้ ับบรกิ ารดรู ูปหอคอยในรปู แบบต่าง ๆ (2) ให้ผูร้ บั บริการตัดสนิ ใจวา่ หอคอยที่มีความสงู มาก ๆ ควรเป็นอย่างไรโดยคานงึ ถงึ สิง่ ตอ่ ไปนี้ - ณ จดุ สงู สดุ ของหอคอย ตอ้ งสามารถวางลูกปงิ ปองไม่ใหต้ กได้ - ค่าใช้จา่ ยในการสรา้ งหอคอยเท่าไร (3) ผูร้ บั บรกิ ารทาการปรกึ ษาร่วมกับสมาชกิ ในกลุ่มของตน เพอื่ ใหไ้ ด้วธิ ีการที่ดีท่ีสดุ ที่จะ สรา้ งหอคอย และเตรยี มตวั อธบิ ายให้ผู้จัดกิจกรรมฟงั พร้อมทั้งบอกเหตุผลในการสนับสนุนความคิดนน้ั ข้นั ที่ 2 ข้นั สารวจและค้นหา - มีแรงอะไรท่กี ระทาต่อหอคอย ปัจจยั ใดท่ีมีผลต่อการรับนา้ หนักของหอคอย - สืบคน้ ขอ้ มลู เพ่ิมเตมิ เกย่ี วกับการสรา้ งหอคอย - ให้ผ้รู ับบริการสรา้ งหอคอยจากอปุ กรณ์ทกี่ าหนดให้ โดยให้หอยคอยมีความสงู ท่สี ุดและ ข้างบนสุดของหอคอยสามารถวางลูกปิงปองได้โดยไม่ตก แต่กลุ่มพยายามใช้หลอดกาแฟและไม้เสียบลูกช้ินให้ เหลือมากท่ีสุด เพราะหลอดกาแฟที่เหลือ 1 หลอดมีค่าเท่ากับ 1 คะแนน ไม้เสียบลูกช้ิน 1 แท่งมีค่าเท่ากับ 2 คะแนน โดยให้เวลาในการสร้าง หอคอย หลอดกาแฟ 30 นาที หลังจากน้ันให้แต่ละกลุ่มวิเคราะห์หาความ เชอื่ มโยง STEM เขียนลงในกระดาษบร๊ฟุ (1) ชอ่ื กิจกรรม (2) วาดรูปภาพสิ่งประดษิ ฐ์ (3) หาความเชือ่ มโยง STEM (ใชห้ ลกั การใดเข้ามาเกี่ยวขอ้ ง) S = ……………….. T = ……………….. E = ……………….. M = ………………

ห น้ า | 128 ขนั้ ท่ี 3 ข้นั ประเมิน ผูจ้ ดั กจิ กรรมตรวจสอบผลงานของผรู้ ับบรกิ ารแต่ละกลุ่ม และบนั ทึกคะแนนกิจกรรมการ แขง่ ขนั การสร้างหอคอ โดยมีเกณฑ์การให้คะแนน ดงั นี้ แบบบนั ทึกผลคะแนนกจิ กรรมการแขง่ ขัน การสรา้ งหอคอย ความสูงของหอคอย การวางลูกปงิ ปอง กล่มุ ที่ (เซนตเิ มตร) (ได/้ ไม่ได)้ วสั ดทุ ี่ ความสวยงาม รวมคะแนน (10 คะแนน) (5 คะแนน) เหลือ (10 คะแนน) 1 2 3 4 5 6 เกณฑ์การใหค้ ะแนน 1. ความสงู ของหอคอย กลมุ่ ท่หี อคอยมีความสูงมากทส่ี ดุ ไดค้ ะแนนเท่ากับ 10 คะแนน รองลงมาได้ 5 คะแนน 2. การวางลูกปิงปองบนสุดของหอคอย กลมุ่ ที่สามารถวางลกู ปงิ ปองได้ ได้คะแนนเท่ากับ 5 คะแนน วางไม่ไดจ้ ะไม่ได้ คะแนน 3. วัสดุทีเ่ หลือใช้ หลอดกาแฟที่เหลอื โดยไมม่ ีการตัด หลอดกาแฟ 1 อนั มีค่าเท่ากับ 1 คะแนน ไม้ เสยี บลูกชิ้น 1 แท่งมีค่าเท่ากบั 2 คะแนน หากมกี ารตดั แลว้ จะไม่ไดค้ ะแนน 4. ความสวยงาม ให้แตล่ ะกล่มุ โหวตกลุม่ ท่ีสวยงามท่ีสุด โดยไม่สามารถโหวตกลุ่มของตนเองไดก้ ลุ่มที่ ได้รับการโหวตมากท่ีสดุ ไดค้ ะแนน 10 คะแนน รองลง 5 คะแนน กล่มุ ทเี่ หลือได้คะแนนกลุ่มละ 2 คะแนน ขั้นท่ี 4 ขัน้ ขยายความรู้ ผจู้ ัดกจิ กรรมคดั เลือกกลมุ่ ทสี่ ร้าง หอคอย หลอดกาแฟได้ คะแนนมากทส่ี ดุ ออกมานาเสนอ หอคอย หลอดกาแฟ ในประเด็น แนวคดิ ในการสร้างท่ีทาใหห้ อคอยมีความแขง็ แรง จะต้องมีโครงสรา้ งฐานเปน็ อย่างไร จงึ จะสามารถรับน้าหนักตวั หอคอยได้ และวางลูกปิงปองไดไ้ ม่ตก

ห น้ า | 129 ขน้ั ที่ 5 ข้นั สรุป ผู้จดั กิจกรรมและผรู้ บั บริการร่วมกันอภิปราย เพื่อให้ผรู้ ับบริการเข้าใจ หลักการในการสรา้ งหอคอยที่ แขง็ แรงและสงู ขั้นตอนท่ี 3 กจิ กรรมการสรุปผลการนาวทิ ยาศาสตรไ์ ปใชใ้ นชีวติ ประจาวนั (I : Implementation Conclusion Activity) 1. ให้ผรู้ ับบรกิ ารตอบคาถามโดยสุ่มผูร้ ับบริการจานวน 3 – 5 คน ตามความสมัครใจ ให้ตอบคาถาม ประเด็น “ท่านจะนาความรู้ เรอื่ ง หอคอย หลอดกาแฟ ไปประยกุ ต์ใช้ในชีวติ ประจาวันอย่างไร 2. ผจู้ ดั กิจกรรมและผ้รู ับบรกิ ารแลกเปลี่ยนความคิดเห็นและสรปุ ส่งิ ทีไ่ ด้เรยี นรู้ร่วมกนั วสั ดอุ ุปกรณแ์ ละการเรียนรู้ 7. เทปกาวใส 8. กรรไกร/มีดคตั เตอร์ 1. หลอดกาแฟ 9. ลูกปิงปอง 2. ไมเ้ สยี บลกู ชนิ้ 10. ใบความรู้สาหรบั ผู้จัดกิจกรรม 3. ยางรัดของ 11. ใบความรู้สาหรับผ้รู บั บริการ 4. ตลบั เมตร 12. ใบกจิ กรรม เรอ่ื ง หอคอย หลอดกาแฟ 5. กระดาษบรฟุ๊ 6. ปากกาเคมี การวัดและประเมินผล 1. สงั เกตพฤตกิ รรมการมสี ว่ นร่วม ความต้ังใจ และความสนใจของผรู้ บั บรกิ าร 2. ช้ินงาน / ผลงาน 3. แบบบนั ทกึ ผลคะแนนกิจกรรม 4. แบบประเมนิ การทางานเปน็ กลุ่ม

ห น้ า | 130 บันทกึ ผลหลังการจัดกิจกรรมการเรยี นรู้ ผลการใชแ้ ผนการจดั กิจกรรมการเรียนรู้ 1. จานวนเนอ้ื หากับจานวนเวลา เหมาะสม ไม่เหมาะสม ระบุเหตุผล ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... 2. การเรยี งลาดบั เนื้อหากับความเข้าใจของผู้รบั บริการ เหมาะสม ไม่เหมาะสม ระบเุ หตุผล ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... 3. การนาเข้าส่บู ทเรียนกับเนื้อหาแต่ละหัวข้อ เหมาะสม ไม่เหมาะสม ระบุเหตุผล ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... 4. วิธีการจดั กิจกรรมการเรียนรู้กบั เนอ้ื หาในแต่ละขอ้ เหมาะสม ไมเ่ หมาะสม ระบเุ หตผุ ล ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... 5. การประเมนิ ผลกบั วัตถปุ ระสงคใ์ นแต่ละเนอ้ื หา เหมาะสม ไมเ่ หมาะสม ระบเุ หตุผล ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ผลการเรียนรูข้ องผรู้ ับบริการ ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ผลการจัดกจิ กรรมการเรยี นร้ขู องผ้จู ัดกจิ กรรม ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ขอ้ เสนอแนะ ............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................

ห น้ า | 131 ใบความรสู้ าหรับผจู้ ดั กจิ กรรม เร่อื ง หอคอยหลอดกาแฟ สาระสาคญั หอคอย เป็นสิ่งก่อสร้างท่ีอาศัยหลักการวิทยาศาสตร์เรื่อง สภาพสมดุลสถิต ซ่ึงหมายถึงสภาพสมดุลของ วัตถุหรือส่ิงก่อสร้างท่ีอยู่นิ่ง นักเรียนจะได้เรียนรเู้ ก่ียวกบั ความหมายของแรง และแรงที่กระทาต่อวัตถุแล้วทาให้ วตั ถุน้ันเกิดการเปล่ียนสภาพ แรงสองแรงทีก่ ระทาต่อวตั ถุเมอื่ แรงทั้งสองมีค่าเท่ากนั กระทาตอ่ วัตถุในทิศตรงข้าม วัตถนุ ้นั กจ็ ะอยใู่ นสภาพสมดุล สาระการเรยี นรู้ แรง (force) หมายถงึ ปรมิ าณท่ีกระทาต่อวตั ถแุ ล้วทาใหว้ ัตถุเปลยี่ นแปลงจากสภาพเดิม แรงนอ้ี าจจะ สมั ผสั กับวตั ถหุ รือไม่สัมผัสกับวตั ถกุ ็ได้ แรงดึง แรงผลกั และแรงยก แรงพวกน้กี ระทาบนพืน้ ผิวของวัตถุ แตม่ ีแรง บางชนดิ เช่น แรงแมเ่ หลก็ แรงทางไฟฟ้าและแรงโน้มถว่ งจะไมก่ ระทาบนผวิ ของวัตถุ แตก่ ระทากบั เนอ้ื ของวัตถุ ทุกตาแหน่ง เช่น น้าหนักของ วัตถุกค็ ือ แรงดึงดูดของโลกที่กระทากบั วัตถโุ ดยไมต่ ้องสมั ผัสกับผวิ ของวตั ถุเลย แรง จดั เปน็ ปริมาณเวกเตอร์ เพราะมที ง้ั ขนาดและทิศทาง หน่วยของแรงในระบบเอสไอ คอื นิวตนั (N) เนื่องจาก แรงเปน็ ปรมิ าณเวกเตอร์ สญั ลักษณท์ ่ีเขยี นแทนแรง คือ เวกเตอร์ของแรง ปรมิ าณบางปริมาณที่ใชก้ นั อย่ใู นชีวิตประจาวันบอกเฉพาะขนาดเพยี งอยา่ งเดยี วก็ ได้ความหมาย สมบรู ณแ์ ล้ว แต่บางปริมาณจะตอ้ งบอกท้ังขนาดและทิศทางจงึ จะได้ความหมายท่ีสมบูรณ์ ปริมาณในทางฟิสกิ ส์ แบ่งออกเปน็ 2 ประเภท คอื 1. ปริมาณสเกลาร์ (scalar quantity) คือ ปริมาณที่บอกแต่ขนาดอย่างเดยี วกไ็ ดค้ วามหมายที่ สมบรู ณ์ โดยไมต่ ้องบอกทิศทาง เช่น เวลา ระยะทาง มวล พลงั งาน งาน ปริมาตร ฯลฯ ในการหาผลลพั ธ์ของ ปริมาณสเกลาร์ทาได้โดยอาศยั หลักทางพชี คณิต คือ ใช้วิธีการบวก ลบ คูณ หาร 2. ปรมิ าณเวกเตอร์ (vector quantity) คือ ปรมิ าณที่ต้องการบอกทัง้ ขนาดและทิศทางจงึ จะได้ ความหมายท่ีสมบูรณ์ เช่น ความเร็ว ความเรง่ การกระจดั โมเมนตัม แรง ฯลฯ ลกั ษณะที่สาคญั ของปรมิ าณเวกเตอร์ 1. สัญลกั ษณ์ของปริมาณเวกเตอร์ การแสดงขนาดและทิศทางของ ปริมาณเวกเตอร์จะใช้ลกู ศรแทน โดยขนาดของปรมิ าณเวกเตอร์แทนด้วยความยาวของลูกศรและทศิ ทางของปรมิ าณเวกเตอร์ แทนด้วยทศิ ทางของ หวั ลกู ศร สัญลกั ษณข์ องปรมิ าณเวกเตอร์ ใช้ตวั อกั ษรมีลูกศรครงึ่ บนช้จี ากซา้ ยไปขวาแสดงปริมาณเวกเตอร์ ดังรปู จากรปู เวกเตอร์ A มขี นาด 4 หนว่ ย ไปทางทิศตะวันออก เวกเตอร์ B มขี นาด 3 หน่วย ไปทางทิศใต้

ห น้ า | 132 2. เวกเตอร์ท่เี ทา่ กัน เวกเตอร์ 2 เวกเตอร์จะเท่ากนั กต็ ่อเมอ่ื มีขนาดเท่ากนั และทศิ ทางไปทางเดียวกนั ดงั รูป จากรูป เวกเตอร์ A เทา่ กับ เวกเตอร์ B เขียนเป็นสญั ลกั ษณ์ คือ เวกเตอร์ C เท่ากับ เวกเตอร์ D เขียนเป็นสญั ลกั ษณ์ คอื 3. เวกเตอร์ตรงขา้ มกนั เวกเตอร์ 2 เวกเตอรจ์ ะตรงขา้ มกนั กต็ ่อเมอื่ เวกเตอรท์ ้งั สองมีขนาดเท่ากันแต่มีทิศ ทางตรงข้ามกันดังรปู จากรูป เวกเตอร์ A ตรงข้ามกับเวกเตอร์ B เขียนเปน็ สญั ลกั ษณ์ ได้วา่ หรือ เวกเตอร์ C ตรงข้ามกับเวกเตอร์ D เขยี นเป็นสญั ลักษณ์ ไดว้ า่ หรอื ขอ้ ควรทราบ ในการหาผลลัพธข์ องปรมิ าณเวกเตอร์ ทาได้โดยอาศยั วิธกี ารทางเวกเตอร์ ซ่ึงต้องหาผลลัพธ์ทัง้ ขนาดและทศิ ทาง การหาผลลพั ธข์ องแรงหลายแรง การรวมแรงซง่ึ มหี ลายแรงเพ่อื จะหาแรงลพั ธเ์ พยี งแรงเดยี ว นยิ มใช้สัญลักษณ์ เรยี กวา่ (ซิกมา) แทน เพอ่ื รวม ผลบวกทม่ี ีแรงหลายๆ ค่า เช่น กระทาพรอ้ ม ๆ กันท่จี ดุ เดยี ว ดงั นี้ เขยี นแทนผลบวกด้วยสัญลกั ษณจ์ ะไดว้ า่ การรวมแรง คอื การหาค่าแรงลัพธ์ ( ) ของแรงยอ่ ยทั้งหมด มวี ิธีการหาเหมือนกนั กบั เวกเตอร์ลพั ธ์ เพราะแรงเปน็ ปรมิ าณเวกเตอร์ ซง่ึ อาจสรปุ วธิ ีการหาแรงลัพธไ์ ดด้ งั นี้

ห น้ า | 133 1. โดยวิธีการวาดรูปแบบหางต่อหัว การหาแรงลพั ธ์ดว้ ยวิธี การน้ีทาได้โดยนาหางของแรงท่สี องไปตอ่ กบั หวั ลูกศรของแรงแรกและนาหางของแรง ทสี่ ามไปตอ่ กับหัวของแรงท่สี อง ทาเช่นนี้ไปเรื่อยๆ จนครบทกุ แรง แรงลัพธ์ท่ไี ด้ คือ แรงท่ีลากจากหางของแรงแรกไปยังหวั ของแรงสดุ ทา้ ย ดงั รูป 2. โดยวิธกี ารคานวณ ใช้หาแรงลัพธข์ องแรงยอ่ ยทม่ี ี 2 แรง 1) แรงสองแรงไปในทางเดยี วกัน แรงลพั ธ์มีขนาดเทา่ กับผลบวกของแรงทั้งสอง สว่ นทศิ ทางของแรง ลัพธ์ไปทิศทางเดียวกับแรงทง้ั สอง ดังรปู รูปแสดงการหาแรงลพั ธข์ องแรงยอ่ ย 2 แรง ซึ่งมีทิศทางไปทางเดยี วกัน

ห น้ า | 134 2) แรงสองแรงสวนทางกนั แรงลัพธ์มีขนาดเท่ากบั ผลต่างของแรงทั้งสอง ทศิ ทางของแรงลพั ธ์ไปทางแรง ท่ีมขี นาดมาก ดังรปู รูปแสดงการหาแรงลัพธข์ องแรงย่อย 2 แรง ซ่ึงมที ศิ ทางตรงขา้ มกนั ผลของแรงลพั ธ์ตอ่ การเคลอื่ นที่ของวตั ถุ วัตถุตา่ งๆ เมือ่ มแี รงมากระทา วตั ถุจะมกี ารเปล่ยี นแปลงสภาพเดมิ ใน 3 ลกั ษณะ คอื 1. มกี ารเปลี่ยนแปลงตาแหน่ง 2. มีการเปลี่ยนแปลงความเรว็ 3. มกี ารเปลี่ยนแปลงรูปรา่ งและขนาด เมื่อแรงทกี่ ระทบตอ่ วัตถแุ ตกต่างกนั ย่อมทาให้ผลของการเปลีย่ นแปลงแตกต่างกนั ไปดว้ ย ถา้ แรงที่ กระทามคี ่ามาก การเปลีย่ นแปลงซ่ึงเปน็ ผลของแรงนน้ั ย่อมมีการเปล่ยี นแปลงมากด้วย ในชวี ติ ประจาวัน การท่ีวตั ถุมีการเปลย่ี นแปลงต่างๆ จะเกดิ จากอิทธิพลของแรง แรงที่พบตามธรรมชาตมิ อี ยู่ มากมายหลายชนิด ซง่ึ กม็ ีผลตอ่ การเปลี่ยนแปลงของวตั ถุไดแ้ ตกต่างกนั ขอ้ ควรทราบ - แรงทีก่ ระทาไปในทศิ ทางเดียวกบั การเคลอ่ื นที่ จะทาใหว้ ัตถมุ คี วามเรว็ เพิม่ ขน้ึ - แรงทก่ี ระทาไปในทิศทางตรงข้ามกบั การเคลือ่ นท่ี จะทาใหว้ ัตถุมีความเร็วลดลง

ห น้ า | 135 กฎการเคลอ่ื นท่ขี องนวิ ตนั เซอร์ไอแซก นิวตัน (Sir Issac Newton) นกั ฟสิ กิ ส์ ชาวอังกฤษ ไดส้ รุปเกี่ยวกบั การเคล่ือนท่ขี องวัตถทุ ั้ง ทอี่ ยูใ่ นสภาพอย่นู ่งิ และในสภาพ เคล่อื นทเี่ ป็นกฎการเคล่อื นทีข่ องนิวตนั ซ่ึงสามารถทาใหเ้ ราเขา้ ใจการเคลอ่ื นท่ี ต่างๆ ได้ทั้งหมด กฎของนิวตนั มี 3 ข้อ ได้แก่ 1. กฎการเคลื่อนทข่ี อ้ ท่หี นึง่ ของนวิ ตนั หรอื อาจเรียก วา่ กฎแห่งความเฉ่ือย (inertia law) กล่าววา่ \"วตั ถจุ ะคงสภาพอยนู่ ิง่ หรอื สภาพเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวในแนวตรง นอกจากจะมแี รงลัพธ์ซง่ึ มคี า่ ไม่เปน็ ศนู ย์ มากระทา\" หรอื สรปุ เป็นสมการ ดงั น้ี จากกฎการเคลอ่ื นทีข่ ้อท่ี 1 ของนวิ ตนั อธบิ ายได้วา่ ถา้ มวี ัตถุวางน่งิ อยูบ่ นพนื้ ราบแล้วไมม่ แี รงใดมา กระทาต่อวัตถุ วตั ถกุ ย็ งั คงอยู่น่ิงเชน่ เดมิ ตอ่ ไป หรือถ้ามีแรงสองแรงมากระทาต่อวตั ถุโดยแรงทง้ั สองมขี นาดเทา่ กัน แตท่ ศิ ทางตรง ขา้ มกันจะพบว่า วัตถุยงั คงหยุดนิ่งเช่นเดิม จงึ สรุปได้วา่ \"วตั ถุท่อี ยู่นิ่งถา้ ไม่มีแรงภายนอก อ่ืนใดมา กระทาตอ่ วตั ถุหรอื มแี รงภายนอกหลายแรงมากระทาต่อวตั ถุ แต่แรงลัพธ์เหลา่ นั้นเป็นศนู ย์แล้ววัตถุนั้นยังคงรกั ษา สภาพน่ิงไวอ้ ย่าง เดมิ \" ดงั รูป หรอื ถา้ พิจารณาวัตถุทก่ี าลังเคลอื่ นทบี่ นพื้นระดบั ราบลน่ื ซึ่งไม่มีแรงภาย นอกใดมากระทาต่อวัตถุ วัตถกุ ็ จะรกั ษาสภาพการเคลอื่ นที่ด้วยความเรว็ คงตัวค่าหน่งึ หรือถา้ ให้แรงสองแรงมากระทาตอ่ วัตถุขณะวตั ถุกาลงั เคล่ือนที่ โดยแรงทงั้ สองมีขนาดเทา่ กนั แตม่ ีทศิ ทางตรงขา้ มกัน จะพบวา่ วัตถุยังคงรักษาสภาพการเคล่ือนทีด่ ว้ ย ความเร็วคงตัวนั้นต่อไป จึงสรปุ ได้ว่า \" วัตถุทกี่ าลังเคลอื่ นท่ีด้วยความเร็วค่าหน่ึงถ้าไม่มแี รงภายนอกมากระทาตอ่ วตั ถุ หรือถ้ามแี รงภายนอกหลายแรงมากระทาตอ่ วตั ถแุ ตแ่ รงลพั ธ์ของแรงเหล่านน้ั เป็น ศูนย์แลว้ วัตถนุ ัน้ ยงั คง รักษาสภาพการเคลอื่ นทด่ี ว้ ยความเรว็ คงตวั นนั้ ตลอดไป\" ดงั รปู จากท่ีกลา่ วมาแลว้ ขา้ งต้นสามารถสรปุ ไดว้ ่า \"ถ้าแรงลัพธ์ทกี่ ระทาตอ่ วตั ถเุ ป็นศูนยว์ ตั ถจุ ะไมเ่ ปล่ยี นสภาพ การเคลอ่ื นที่ กล่าวคอื ถา้ เดิมวัตถุอยู่นง่ิ กจ็ ะอยนู่ ิง่ ตลอดไปแต่ถ้าเดมิ วตั ถกุ าลังเคลอ่ื นทอ่ี ยู่ ด้วยความเรว็ คา่ หน่งึ

ห น้ า | 136 วตั ถุนั้นก็จะยงั คงเคลอ่ื นทีต่ อ่ ไปในแนวตรงตามทิศทาง เดิมดว้ ยความเรว็ คงตัวนัน้ ตลอดไป\" 2. กฎการเคล่อื นท่ขี ้อท่สี องของนิวตัน หรืออาจเรยี กวา่ กฎแห่งความเร่ง ถ้ามวลของวตั ถุคงตวั แต่ เปล่ียนขนาดของแรง (F) ให้มากขน้ึ ความเร่ง (a) ของวัตถกุ จ็ ะมากข้นึ ดว้ ยจงึ สรปุ ไดว้ า่ ขนาดของความเร่งแปรผนั ตรงกบั ขนาดของแรงลัพธ์ทกี่ ระทาต่อวัตถุ เม่ือมวลคงตัวเขียนเป็นสัญลกั ษณไ์ ดว้ ่า และถา้ แรงลัพธ์ (F) ท่ีกระทาต่อวัตถุคงตวั แตถ่ า้ เปลี่ยนมวล (m)ใหม้ ากขนึ้ ความเร่ง (a) ของวัตถุก็จะลดลง จึง สรุปไดว้ า่ ขนาดของความเร่งแปรผกผันกับมวลของวัตถุ เขยี นเป็นสญั ลกั ษณ์ไดว้ ่า จากขา้ งต้นสรุปได้วา่ ความเรง่ (a) เปน็ สัดส่วนโดยตรงกบั แรง (F) ดังนั้นอตั ราส่วนของแรงกับความเรง่ จะเป็น ค่าคงทซี่ ึ่งตรงกบั มวล (m) ของวัตถุ เขยี นเปน็ ความสมั พันธ์จะได้ ดังนน้ั จึงสรุปเป็นกฎขอ้ ทีส่ องของนิวตัน ได้ว่า \"เมือ่ มีแรงลพั ธซ์ ึ่งมีขนาดไม่เป็นศูนยม์ ากระทาตอ่ วัตถุ จะทาให้วตั ถเุ กิดความเร่งในทศิ เดียวกบั แรงลัพธท์ ่ีมากระทา และขนาดของความเร่งจะแปรผันตรงกับขนาด ของแรงลพั ธ์และจะแปรผกผันกับมวลของ วัตถุ\" ตวั อยา่ งที่ 1 ถ้าออกแรง 8 นวิ ตนั กระทากบั วตั ถมุ วล 32 กิโลกรัม วัตถุจะมีความเรง่ เทา่ ใด ตอบ ตวั อยา่ งที่ 2 มวล 10 กโิ ลกรัม ต้องการใหเ้ คลือ่ นทดี่ ้วยความเรง่ 6 เมตรตอ่ วนิ าทกี าลังสอง จะต้องออกแรง กระทาเท่าใด ตอบ

ห น้ า | 137 3. กฎการเคล่อื นทข่ี อ้ ท่ีสามของนวิ ตัน จากกฎการเคล่อื น ที่ขอ้ ทีห่ นึ่งและสองของนวิ ตนั จะอธิบาย สภาพการเคลื่อนท่ขี องวตั ถเุ มอื่ มแี รง ภายนอกมากระทาตอ่ วัตถุ ซง่ึ จากการศึกษาในขณะทมี่ แี รงมากระทาต่อวัตถุ วตั ถุจะออกแรงโต้ตอบต่อแรงท่ีมากระทาน้ันด้วย เช่น เม่ือเราออกแรงดึงเครื่องชั่งสปรงิ เราจะรู้สกึ ว่าเครื่องช่งั สปริงก็ดงึ มือเราด้วยและย่งิ เราออกแรงดงึ เครอื่ ง ชั่งสปริงดว้ ยแรงมากขน้ึ เทา่ ใดเราก็จะรสู้ กึ ว่าเครอ่ื งชงั่ สปรงิ ย่ิงดึง มือ เราไปมากขนึ้ เท่าน้ัน ดงั รูป จากตวั อยา่ งจะพบว่า เมือ่ มแี รงกระทาต่อวัตถุหน่งึ วตั ถนุ น้ั กจ็ ะออกแรงโต้ตอบในทศิ ทางตรงขา้ มกบั แรง ทมี่ ากระทา ซง่ึ แรงทงั้ สองแรงน้ีจะเกิดข้ึนพรอ้ มกนั เสมอ เราเรยี กแรงทม่ี ากระทาต่อวตั ถวุ ่า \"แรงกิรยิ า\" (action force) และเรียกแรงทวี่ ตั ถุโต้ตอบตอ่ แรงท่มี ากระทาวา่ \"แรงปฏกิ ิริยา\" (reaction force) แรงทงั้ สองนจี้ ึงเรยี ก รวมกนั วา่ \"แรงกริ ิยา-แรงปฏิกริ ยิ า\" (action-reaction) จึงสรุปความสัมพนั ธ์ระหวา่ งแรงกิรยิ ากบั แรงปฏิกิรยิ า ไดเ้ ปน็ กฎการเคล่ือนท่ี ขอ้ ที่ 3 ของนิวตนั ได้วา่ \"แรงกริ ิยาทกุ แรงตอ้ งมีแรงปฏิกริ ิยาซึ่งมขี นาดเท่ากันและทิศ ทางตรงขา้ มกนั เสมอ\"หรือ action = reaction หมายความวา่ เม่อื มแี รงกิรยิ ากระทาต่อวัตถใุ ดก็จะมีแรงปฏิกิริยา จากวตั ถุนั้นโดยมีขนาด แรงเทา่ กนั แตก่ ระทากับวัตถคุ นละกอ้ นเสมอ จงึ นาแรงกิรยิ ามาหักลา้ งกบั แรงปฏกิ ิริยา ไม่ได้ เชน่ กรณรี ถชนสนุ ัข แรงกริ ิยา คอื แรงทร่ี ถชนสนุ ขั จงึ ทาให้สนุ ัขกระเด็นไป ในขณะเดียวกันจะมีแรง ปฏกิ ริ ิยา ซง่ึ เปน็ แรงท่ีสนุ ัขชนรถ จงึ ทาใหร้ ถบุบ จะเห็นวา่ เสยี หายท้งั 2 ฝ่าย แสดงวา่ แรงไมห่ กั ล้างกัน ดงั รูป ข้อควรจำ ลักษณะสาคัญของแรงกริ ิยาแรงปฏิกิริยา 1. จะเกดิ ขึน้ พร้อมๆกันเสมอ 2. มขี นาดเท่ากัน 3. มีทศิ ทางตรงขา้ มกนั 4. กระทาต่อวตั ถคุ นละกอ้ น รปู รถชนสนุ ัข

ห น้ า | 138 ลักษณะของการเคลือ่ นท่ี แบ่งออกเปน็ 4 ลักษณะ ดังน้ี 1. การเคลอ่ื นทเ่ี ปน็ แนวเสน้ ตรง ลกั ษณะของการเคล่อื นที่แบบนเ้ี ป็นพ้นื ฐานของการเคลอ่ื นท่ี เพราะทศิ ทางการเคลอ่ื นที่จะมีทิศทางเดียว แตอ่ าจจะเคลือ่ นทไ่ี ป-กลับได้ รูปแบบการเคล่อื นท่ีอาจจะแตกตา่ งกนั ออกไป ตัวอยา่ งเช่น การเคลื่อนที่ของรถไฟบนราง การเคลอื่ นท่ีของรถบนถนนที่เปน็ แนวเสน้ ตรง 2. การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ ลกั ษณะของการเคลอื่ นท่ีเปน็ แนววถิ โี คง้ เปน็ การผสมระหว่างการเคลื่อนท่ีในแนวราบและแนวด่ิง เช่น การเตะฟตุ บอล การยงิ จรวดขวดนา้ ดอกไม้ไฟ นา้ พุ เปน็ ต้น การเคลื่อนท่แี บบโพรเจกไทล์ (แนววถิ ีโค้ง) 3. การเคล่ือนท่แี บบวงกลม เป็นการเคล่ือนท่ีของวัตถุรอบจุดๆหนึ่ง โดยมีรัศมีคงที่ การเคล่ือนท่ีเปน็ วงกลม ทิศทางของการเคล่อื นที่ จะเปลยี่ นแปลงตลอดเวลา ความเร็วของวัตถจุ ะเปลยี่ นไปตลอดเวลา ทิศของแรงทก่ี ระทาจะตงั้ ฉากกบั ทิศของการ เคล่อื นท่ี แรงทก่ี ระทาต่อวัตถุจะมีทิศทางเข้าสู่ศนู ย์กลาง เราจงึ เรยี กว่า “แรงส่ศู ูนย์กลาง” ในขณะเดยี วกัน จะมี แรงต้านท่ีไม่ให้วัตถุเข้าสู่ศูนย์กลาง เราเรียกว่า “แรงหนีศูนย์กลาง” แรงหนีศูนย์กลางจะเท่ากับแรงสู่ศูนย์กลาง แตท่ ศิ ทางตรงกันขา้ ม วตั ถจุ งึ จะเคลื่อนท่เี ป็นวงกลมได้ เชน่ ชิงช้าสวรรค์ รถไตถ่ งั เป็นตน้

ห น้ า | 139 การเคลื่อนทแ่ี บบวงกลม 4. การเคลอ่ื นทแ่ี บบฮารม์ อนิก เปน็ การเคล่อื นที่แบบกลับไป-กลับมาซ้ารอยเดมิ โดยผ่านตาแหนง่ สมดุลอยตู่ รงกลาง เชน่ การแกวง่ ของ ชงิ ช้า การแกว่งของลูกตุ้ม การส่นั และแกว่งของวตั ถุ แรงโน้มถ่วงและสนามโน้มถ่วง แรงโนม้ ถว่ งของโลกคอื แรงทโ่ี ลกดึงดูดวัตถุบนโลกไม่ใหห้ ลุดลอยไปในอวกาศ ซงึ่ แรงโนม้ ถ่วงของโลกท่ี มผี ลต่อวตั ถจุ ะมากหรอื น้อยจะขนึ้ อย่กู ับ ชนดิ ของมวลของวัตถุและระยะห่างวัตถุกับจุดศนู ย์กลางของโลก มวลของสาร(Mass) คือปรมิ าณเนอื้ สาร ซึง่ มีค่าคงตัว มีหน่วยเป็นกิโลกรมั นา้ หนัก (weight) คอื แรงเนอ่ื งจากแรงดึงดดู ของโลกทีก่ ระทาติ่วัตถุ มีหนว่ ยตามระบบเอสไอ คอื นวิ ตนั (N) W = mg W = แทน น้าหนกั M = แทน มวล G = แทน คา่ ความเร่งเน่ืองจากแรงดึงดูดของโลก(9.8 m/s2)