หน้าหลัก » Blogs » ชั้นเรียนประถม – ประสมศาสตร์ประสานศิลป์ STEM ตอนที่ 61 – จากมอเตอร์สู่โครงยึด

สารบัญ

บทความที่เกี่ยวข้อง


จากมอเตอร์สู่โครงยึด

ใครเป็นผู้ประดิษฐ์มอเตอร์ไฟฟ้าแบบหมุนรอบ (Rotate) คนแรก? ในปี พ.ศ. 2377 มอริตส์ จาโคบี (Moritz Jacobi) ชาวปรัสเซียนที่พูดภาษาเยอรมันได้ (German-speaking Prussian) ประสบความสำเร็จ ในการสร้างมอเตอร์ไฟฟ้าที่แท้จจริงเครื่องแรก โดยผลผลิต (Output) เป็นพลังกล (Mechanical power) ที่แข็งแกร่งอย่างอัศจรรย์ (Amazing)

อย่างไรก็ตาม เครื่องมือชิ้นแรกที่ถูกสร้างให้หมุนรอบได้ โดยใช้แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro-magnetism) เป็นประดิษฐกรรมของนักคณิตศาสตร์และนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ปีเตอร์ บาร์โลว์ (Peter Barlow) ใน ปี พ.ศ. 2365 และเป็นที่รู้จักกันในนาม “วงล้อ (Wheel) ของบาร์โลว์” โดยที่ปฏิกิริยา (Interaction) ของกระแสไฟฟ้า (Current) ที่วิ่งผ่านสนามแม่เหล็ก (Magnetic field) รูปตัว U เป็นสาเหตุการหมุนของวงล้อ

เมื่อเราเปิดพัดลมแล้วเฝ้าสังเกตการหมุนรอบของมัน ใช้เครื่องปั่นอาหาร (Food processor) เพื่อเตรียมอาหาร หรืออาจคว้า (Grab) เครื่องมือไฟฟ้า (Power tool) ในการซ่อมอะไรบางอย่าง ลองถามเด็กดูว่า เขาคิดว่ามีมอเตอร์อยู่ข้างในเครื่องมือเหล่านี้ ซึ่งเป็นสาเหตุของการหมุนรอบหรือไม่? น่าจะเป็นเรื่องสนุก เมื่อเด็กเริ่มรับรู้การเชื่อมโยงระหว่างวัตถุไฟฟ้าที่หมุนรอบและการมีตัวตน (Presence) ของมอเตอร์ที่อยู่ภายใน

จากมิติของการเคลื่อนไหวไปสู่มิติของการอยู่นิ่ง เราจะพบโครงยึด (Truss) ในอาคารสมัยใหม่ทุกหลัง ซึ่งใช้โครงยึดในการค้ำจุน (Support) โครงสร้าง (Structure) เพื่อให้รับ (Withstand) ภาระ (Load) น้ำหนักมาก เราจะเห็นโครงยึดตามอาคาร หลังคาบ้าน และห้างร้าน สะพาน อัฒจันทร์ชมกีฬา (Stadium) สนามบิน และสถานที่อื่นนับไม่ถ้วน (Countless)

แล้วโครงยึดคืออะไร? หนทางง่ายที่สุดในการสร้าง (Construct) โครงยึดคืออะไร? ใครใช้โครงยึดบ้าง? และใช้เพื่อจุดประสงค์ใด? แล้วโครงยึดสร้างจากวัสดุอะไร? [เป็นคำถามที่ดูเหมือนจะไม่รู้จบ]

อันที่จริง โครงยึดเป็นโครงสร้าง 2 มิติ (Dimension) ในแนวราบ (Plane) ประกอบด้วยส่วนตรง (Straight segment) ของไม้ หรือโลหะที่เชื่อมโยงเข้าด้วยกัน เพื่อก่อร่าง (Form) เป็นรูปสามเหลี่ยม (Triangle)

ในแง่ของเสถียรภาพ (Stability) และกำลัง (Strength) สามเหลี่ยมสามารถรักษารูปทรง (Shape) ภายใต้ภาระหนัก (Heavy load) ได้ เมื่อเปรียบเทียบกับสี่เหลี่ยมจัตุรัส (Square) เพราะภาระจะถูกกระจาย (Distributed) ผ่านด้านข้าง (Side) แต่โครงสร้างของสามเหลี่ยมสามารถดำรงรูปทรงของมันได้อย่างมั่นคง (Firm) และไม่พังทลาย (Collapse) ในความแตกต่าง (Contrast) เมื่อโครงสร้างสี่เหลี่ยมจัตุรัสต้องรับน้ำหนัก มันจะเปลี่ยนรูปทรงให้กลายเป็นสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน (Rhombus) ซึ่งมุม (Angle) ของมันจะไม่เป็นมุมฉาก (Right angle) อีกต่อไป โครงสร้างดังกล่าวไม่สามารถดำรงรูปทรงของมัน กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ มันจะพังทลายเมื่อรับน้ำหนักเกิน

แหล่งข้อมูล:

  1. Sawah, Rihab and Anthony Clark. (2015). The Everything STEM Handbook – Help Your Child Learn and Succeed in the Fields of Science, Technology, Engineering, and Math. Avon, MA: Adams Media.
  2. Barrow’s wheel - https://en.wikipedia.org/wiki/Barlow%27s_wheel. [2017, August 25].
  3. Truss - https://en.wikipedia.org/wiki/Truss. [2017, August 25].

สมาชิกที่ใช้งานอยู่ขณะนี้ คน