12 ตัวอย่างคำถามเกี่ยวกับเครื่องจักรกลอย่างง่าย
1. ดูภาพรอกคงที่ด้านข้างสิ! ในการยกมันขึ้น ต้องใช้แรง F
ใหญ่เท่ากับ…
ก. 50 เอ็น
บี. 100 เอ็น
ซี. 200 เอ็น
ง. 1000 เอ็น
การอภิปราย
น้ำหนักของสิ่งของที่ยก = 100 นิวตัน ในการยกสิ่งของนี้ ต้องใช้แรงอย่างน้อย 100 นิวตัน
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.
2. ดูรูปสิ!
ข้อได้เปรียบเชิงกลของคานคือ…
1
1,5 B.
2,5 C.
D. 10
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
น้ำหนัก (w) = 75 นิวตัน
แรง (F) = 7,5 นิวตัน
แขนกำลัง (LK) = 50 ซม.
แขนรับน้ำหนัก (ปอนด์) = 5 ซม.
ถาม: ข้อได้เปรียบเชิงกล (กม.)
คำตอบ :
สูตรสำหรับความได้เปรียบเชิงกลของคาน:
KM = w / F หรือ KM = LK/LB
ข้อมูล: KM = ข้อได้เปรียบเชิงกล, w = น้ำหนักบรรทุก, F = แรง, LK = ระยะห่างของกำลัง, LB = ระยะห่างของน้ำหนักบรรทุก
ข้อได้เปรียบเชิงกลของคานคำนวณได้โดยใช้สูตรข้างต้น:
KM = w/F = 75 นิวตัน / 7,5 นิวตัน = 10 หรือ
KM = LK/LB = 50 ซม. /5 ซม. = 10
คำตอบที่ถูกต้องคือ D.
3. ลองดูภาพคานต่อไปนี้!
ขนาดของแรงที่ใช้ยกหินก้อนนั้นคือ…
ก. 2.250 นิวตัน
ข. 1.500 นิวตัน
ค. 750 นิวตัน
ง. 500 นิวตัน
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
น้ำหนักบรรทุก (w) = 1500 นิวตัน
ระยะรับน้ำหนัก (ปอนด์) = 0,5 เมตร
แขนกำลัง (Lk) = 1,5 เมตร
ถาม: แรง (F)
คำตอบ :
สูตรสำหรับความได้เปรียบเชิงกลของคาน:
กม. = w / F หรือ กม. = Lk/Lb
คำอธิบายสูตร:
Km = ข้อได้เปรียบเชิงกล, w = น้ำหนักบรรทุก, F = แรง, Lk = ระยะห่างของกำลัง, Lb = ระยะห่างของน้ำหนักบรรทุก
ข้อได้เปรียบเชิงกล:
กม. = ลก/ลก = 1,5/0,5 = 3
สไตล์โดดเด่น:
กม. = w / F
F = w / กม.
F = 1500 นิวตัน / 3
F = 500 นิวตัน
คำตอบที่ถูกต้องคือ D.
4. ดูรูปสิ!
ในบรรดาเครื่องจักรกลอย่างง่ายทั้งสี่ชนิดข้างต้น เครื่องจักรกลที่ใช้หลักการของระนาบเอียงคือ...
ก. 1 และ 2
ข. 1 และ 3
ค. 2 และ 3
ง. 3 และ 4
การอภิปราย
เครื่องจักรกลอย่างง่ายคือเครื่องมือที่ใช้เพื่อทำให้การทำงานของมนุษย์ง่ายขึ้น ตัวอย่างเช่น หากคุณมีปัญหาในการยกวัตถุขึ้นไปที่ความสูงระดับหนึ่ง คุณสามารถใช้ระนาบเอียงได้ การผลักวัตถุไปตามระนาบเอียงนั้นใช้แรงน้อยกว่าการยกขึ้นโดยตรง ในกรณีนี้ วัตถุจะเคลื่อนที่ในขณะที่ระนาบเอียงยังคงอยู่กับที่
ระนาบเอียงในภาพด้านบนคือ ระนาบเอียง ซึ่งยังคงนิ่งอยู่ มีระนาบเอียงซึ่งเป็นเครื่องจักรอย่างง่ายที่สามารถเคลื่อนที่ได้ ได้แก่ สกรู (1) และลิ่ม ตัวอย่างของลิ่ม ได้แก่ ขวาน (2) มีด และสิ่ว ในกรณีนี้ วัตถุยังคงนิ่งอยู่ขณะที่ระนาบเอียงเคลื่อนที่
คำตอบที่ถูกต้องคือ A.
5. เครื่องจักรกลอย่างง่ายต่อไปนี้ที่ใช้หลักการของคานคือ...
การอภิปราย
คานเป็นเครื่องจักรกลอย่างง่ายชนิดหนึ่ง คานเป็นเครื่องมือที่เพิ่มแรง โดยที่แรงที่เกิดขึ้นมีค่ามากกว่าแรงที่ปล่อยออกไป คานมีสามประเภท ได้แก่ คานประเภทที่หนึ่ง คานประเภทที่สอง และคานประเภทที่สาม ลักษณะของคานประเภทที่หนึ่งคือ จุดหมุนอยู่ระหว่างแรงและน้ำหนักบรรทุก เช่น กรรไกรและคีม ลักษณะของคานประเภทที่สองคือ น้ำหนักบรรทุกอยู่ระหว่างจุดหมุนและแรง เช่น ที่ดึงตะปูและเครื่องเย็บกระดาษ ลักษณะของคานประเภทที่สามคือ แรงอยู่ระหว่างน้ำหนักบรรทุกและจุดหมุน เช่น แปรง
ภาพ B เป็นตัวอย่างของคานประเภทที่สอง โดยที่น้ำหนักบรรทุกอยู่ระหว่างจุดหมุน (ล้อ) และกำลัง (แรงยกและแรงผลักของมนุษย์)
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.
6. เครื่องจักรกลอย่างง่ายต่อไปนี้มีหลักการทำงานเหมือนกับเครื่องจักรกลอย่างง่ายข้างต้น กล่าวคือ...
การอภิปราย
เครื่องจักรกลอย่างง่ายในภาพด้านบนคือคาน คานเป็นอุปกรณ์ขยายแรง โดยที่แรงลัพธ์จะมีค่ามากกว่าแรงที่กระทำ มีคานอยู่สามประเภท ได้แก่ คานประเภทที่หนึ่ง คานประเภทที่สอง และคานประเภทที่สาม
ลักษณะเฉพาะของคานประเภทที่หนึ่งคือ จุดหมุนอยู่ระหว่างแรงและน้ำหนักบรรทุก ตัวอย่างเช่น คาน กรรไกร และคีม
ลักษณะเฉพาะของคานประเภทที่สองคือ แรงกระทำอยู่ระหว่างจุดหมุนและแรงภายนอก ตัวอย่างเช่น เครื่องดึงตะปูและเครื่องเย็บกระดาษ
ลักษณะเฉพาะของคานประเภทที่สามคือ แรงจะอยู่ระหว่างน้ำหนักบรรทุกและจุดหมุน ตัวอย่างเช่น แปรง
ภาพในคำถามข้างต้นคือคาน และเครื่องมืออย่างง่ายที่ทำงานบนหลักการเดียวกันกับคานก็คือกรรไกร
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.
7. ลองดูเกมกระดานหกตามภาพต่อไปนี้สิ!
มวลของเด็ก A มากกว่ามวลของเด็ก B เพื่อให้กระดานหกสมดุล ตำแหน่งที่ถูกต้องคือ...
A. จุดหมุน T ถูกเลื่อนไปยังจุด P
B. เด็ก B เคลื่อนที่ไปยังจุด R
ค. เด็ก A เคลื่อนที่ไปยังจุด P
D. เด็ก B เคลื่อนที่ไปยังจุด Q
การอภิปราย
ไม้กระดานหกเป็นตัวอย่างของเครื่องจักรคานอย่างง่าย สูตรสำหรับความได้เปรียบเชิงกลของมันคือ:
KM = w lb = F lk
ข้อสังเกต:
KM = ข้อได้เปรียบเชิงกล
w = โหลด
lb = แขนรับน้ำหนัก = ระยะห่างระหว่างน้ำหนักกับจุดหมุน จุดหมุนในรูปคือ T
F = กำลัง
lk = แขนกำลัง = ระยะห่างระหว่างกำลังกับจุดหมุน จุดหมุนในรูปคือ T
จากสูตรข้างต้น หากผลคูณของน้ำหนักบรรทุก (w) และระยะห่างของน้ำหนักบรรทุก (lb) เท่ากับผลคูณของแรง (F) และระยะห่างของแรง (lk) ดังนั้น ถ้าน้ำหนักบรรทุกมากและแรงน้อย ระยะห่างของน้ำหนักบรรทุก (lb) จะต้องมีค่าน้อย และระยะห่างของแรง (lk) จะต้องมีค่ามาก
พิจารณาภาพด้านบน หาก A เป็นน้ำหนักบรรทุกที่มากกว่า และ B เป็นแรงที่น้อยกว่า สมดุลจะเกิดขึ้นเมื่อแขนของน้ำหนักบรรทุกมีขนาดเล็ก และแขนของแรงมีขนาดใหญ่
แขนรับน้ำหนักจะเล็กลงหลังจากที่เด็ก A ย้ายไปอยู่ที่ P
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.
8.
ดูรูปด้านล่างนี้สิ!
จากระนาบเอียงทั้งสี่ด้านบน ระนาบที่มีข้อได้เปรียบเชิงกลเท่ากันแสดงอยู่ในรูปที่…
ก. (1) และ (2)
B. (1) และ (3)
C. (2) และ (4)
ง. (3) และ (4)
การอภิปราย
พื้นเอียงเป็นเครื่องจักรกลอย่างง่าย เครื่องจักรกลอย่างง่ายคือเครื่องมือที่ช่วยให้มนุษย์ทำงานต่างๆ ได้ง่ายขึ้น พื้นเอียงใช้เพื่อช่วยให้มนุษย์ยกวัตถุขึ้นไปที่ความสูงระดับหนึ่งได้ง่ายขึ้น
ข้อได้เปรียบเชิงกลของพื้นเอียง คือ อัตราส่วนของความยาวของพื้นเอียงต่อความสูงของพื้นเอียง
ข้อได้เปรียบเชิงกลของพื้นเอียง 1 = 5 ซม. / 2 ซม. = 2,5
ข้อได้เปรียบเชิงกลของพื้นเอียง 2 = 3 ซม. / 2 ซม. = 1,5
ข้อได้เปรียบเชิงกลของพื้นเอียง 3 = 3 ซม. / 1 ซม. = 3
ข้อได้เปรียบเชิงกลของพื้นเอียง 4 = 12 ซม. / 4 ซม. = 3
ข้อได้เปรียบเชิงกลเดียวกันแสดงโดยรูปที่ (3) และ (4)
คำตอบที่ถูกต้องคือ D.
9.
พื้นเอียงบางประเภทมีขนาดดังที่แสดงในภาพ
สิ่งที่มีข้อได้เปรียบเชิงกลเท่ากันคือพื้นเอียง….
ก. (1) และ (2)
B. (1) และ (3)
C. (2) และ (4)
ง. (3) และ (4)
การอภิปราย
ข้อได้เปรียบเชิงกลของพื้นเอียง 1 = 3,2 ม. / 80 ซม. = 320 ซม. / 80 ซม. = 4
ข้อได้เปรียบเชิงกลของพื้นเอียง 2 = 3,6 ม. / 90 ซม. = 360 ซม. / 90 ซม. = 4
ข้อได้เปรียบเชิงกลของพื้นเอียง 3 = 3 ม. / 120 ซม. = 300 ซม. / 120 ซม. = 2,5
ข้อได้เปรียบเชิงกลของพื้นเอียง 4 = 4 ม. / 125 ซม. = 400 ซม. / 125 ซม. = 3,2
ข้อได้เปรียบเชิงกลเดียวกันแสดงโดยรูปที่ (1) และ (2)
คำตอบที่ถูกต้องคือ A.
10.
ลองดูภาพพื้นเอียงต่อไปนี้สิ!
ระนาบเอียงที่มีข้อได้เปรียบเชิงกลเท่ากันคือ….
ก. (1) และ (2)
B. (1) และ (3)
C. (2) และ (3)
ง. (3) และ (4)
การอภิปราย
ข้อได้เปรียบเชิงกลของพื้นเอียง 1 = 3 ม. / 1,2 ม. = 2,5
ข้อได้เปรียบเชิงกลของพื้นเอียง 2 = 5 ม. / 2 ม. = 2,5
ข้อได้เปรียบเชิงกลของพื้นเอียง 3 = 4 ม. / 1,5 ม. = 2,6
ข้อได้เปรียบเชิงกลของพื้นเอียง 4 = 3,6 ม. / 1,2 ม. = 3
ข้อได้เปรียบเชิงกลเดียวกันแสดงโดยรูปที่ (1) และ (2)
คำตอบที่ถูกต้องคือ A.
11. เครื่องจักรกลอย่างง่าย
ลองดูภาพคานต่อไปนี้
เนื่องจากระยะทาง AB = BC = CD = DE ปริมาณแรงที่ต้องกระทำต่อจุด E เพื่อให้คานสมดุลคือ…
ก. 300 เอ็น
บี. 450 เอ็น
ซี. 750 เอ็น
ง. 900 เอ็น
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
AB = BC = CD = DE = l
แขนรับน้ำหนัก (ปอนด์) = l
แขนกำลัง (Lk) = 3l
น้ำหนักบรรทุก (w) = 900 นิวตัน
ถาม:แรง (F)
คำตอบ :
ข้อได้เปรียบเชิงกล:
กม. = กิโลจูล/ปอนด์ = 3 ลิตร/ลิตร = 3
สไตล์โดดเด่น:
กม. = w / F
F = w / กม.
F = 900 นิวตัน / 3
F = 300 นิวตัน
คำตอบที่ถูกต้องคือ A.
12. ดูภาพคานด้านล่างนี้สิ!
จากนั้นจึงเลื่อนน้ำหนักให้เข้าใกล้จุดหมุนมากขึ้น 10 เซนติเมตร เพื่อรักษาสมดุลของคาน แรงที่ใช้จะต้อง...
เอ. บวก 54 เอ็น
ข. ลบ 64 นิวตัน
C. บวก 75 N
ง. ลบ 96 นิวตัน
การอภิปราย
คำนวณระยะห่างของกำลัง (Lk)
เป็นที่ทราบกันว่า:
แขนรับน้ำหนัก (ปอนด์) = 25 ซม.
น้ำหนักบรรทุก (w) = 480 นิวตัน
แรง (F) = 160 นิวตัน
ถาม: Power arm (Lk)
คำตอบ :
ข้อได้เปรียบเชิงกล (กม.) :
กม. = w / F = 480 นิวตัน / 160 นิวตัน = 3
แขนกำลัง (Lk):
กม. = กิโลกิโล/ปอนด์
3 = Lk/25 ซม.
Lk = (3)(25 ซม.)
Lk = 75 ซม.
คำนวณขนาดของแรง (F)
เป็นที่ทราบกันว่า:
ระยะห่างของแขนรับน้ำหนัก (ปอนด์) = 25 ซม. – 10 ซม. = 15 ซม.
น้ำหนักบรรทุก (w) = 480 นิวตัน
ระยะยืดแขน (Lk) = 75 ซม.
ถาม:แรง (F)
คำตอบ :
ข้อได้เปรียบเชิงกล (กม.) :
กม. = กิโลกิโล/ปอนด์
กม. = 75 ซม. / 15 ซม.
กม. = 5
ขนาดของแรง (F):
กม. = w / F
F = w / กม.
F = 480 นิวตัน / 5
F = 96 นิวตัน
เพื่อให้คานอยู่ในตำแหน่งสมดุล แรงจะต้องลดลง 64 นิวตัน (160 นิวตัน – 96 นิวตัน)
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.
ที่มาของคำถาม:
ข้อสอบวิชาวิทยาศาสตร์ระดับมัธยมต้น/มัธยมต้นอิสลาม
