1. ผู้สอน
นายภานุวัฒน์ สมวงศ์
ครู วิทยฐานะ ครูชานาญการ
โรงเรียนหนองบัวปิยนิมิตร ต.หนองบัว อ.โกสุมพิสัย จ.มหาสารคาม
องค์การบริหารส่วนจังหวัดมหาสารคาม
แบบฝึกทักษะ
เรื่อง งานและพลังงาน เล่ม 6/6
รายวิชาฟิสิกส์ 2 (ว32202) ชั้น ม.5
2. คำนำ
แบบฝึกทักษะรายวิชาเพิ่มเติม ฟิสิกส์ 2 รหัส ว32202 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง
งานและพลังงาน เล่ม 6 เครื่องกล จัดทาขึ้นให้สอดคล้องกับมาตรฐานการเรียนรู้ สาระที่ 4
แรงและการเคลื่อนที่ และสาระที่ 5 พลังงาน ของหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน
พุทธศักราช 2551 เพื่อใช้ประกอบการจัดกิจกรรมการเรียนรู้แก่นักเรียน โดยพิจารณาตามแนว
ทางการจัดการเรียนการสอนของสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)
กระทรวงศึกษาธิการ ซึ่งแบบฝึกทักษะชุดนี้มีทั้งหมด 6 เล่ม ได้แก่
เล่ม 1 แรงและงาน
เล่ม 2 พลังงาน
เล่ม 3 กฎการอนุรักษ์พลังงานกล
เล่ม 4 การประยุกต์กฎการอนุรักษ์พลังงานกล
เล่ม 5 กาลัง
เล่ม 6 เครื่องกล
ผู้จัดทาหวังเป็นอย่างยิ่งว่าแบบฝึกทักษะนี้ จะเป็นประโยชน์แก่ครูผู้สอน ส่งเสริมให้
นักเรียนสามารถเรียนรู้ได้ด้วยตนเอง และทาความเข้าใจเนื้อหาได้ดีขึ้น ส่งผลให้การจัดการเรียน
การสอนมีประสิทธิภาพและประสิทธิผล บรรลุวัตถุประสงค์ของหลักสูตรได้
ภานุวัฒน์ สมวงศ์
3. สำรบัญ
เรื่อง หน้า
ขั้นตอนการใช้แบบฝึกทักษะ 1
คาแนะนา 2
จุดประสงค์การเรียนรู้ 3
แบบทดสอบก่อนเรียน 4
เครื่องกล 6
ตัวอย่างโจทย์ปัญหา 11
คาถาม 14
ขั้นตอนการคานวณโจทย์ปัญหา 15
แบบฝึกทักษะ 16
แบบทดสอบหลังเรียน 21
บรรณานุกรม 23
ภำคผนวก
กระดาษคาตอบ แบบทดสอบก่อนเรียน 24
เฉลยแบบทดสอบก่อนเรียน 25
แนวคิดการตอบคาถาม 26
เฉลยแบบฝึกทักษะ 27
กระดาษคาตอบ แบบทดสอบหลังเรียน 30
เฉลยแบบทดสอบหลังเรียน 31
ประวัติย่อของผู้จัดทา 32
5. 2
งานและพลังงาน : เครื่องกล
คำแนะนำกำรใช้แบบฝึกทักษะ
วิชำ ฟิสิกส์ 2 (ว32202) ชั้น มัธยมศึกษำปีที่ 5
งำนและพลังงำน : เครื่องกล
แบบฝึกทักษะวิชาฟิสิกส์ เรื่อง งานและพลังงาน มีทั้งหมดจานวน 6 เล่ม เล่มนี้เป็น
เล่มที่ 6 เรื่อง เครื่องกล ใช้ประกอบการเรียนเพื่อให้นักเรียนสามารถศึกษาทาความเข้าใจ
บทเรียน และฝึกทาโจทย์ปัญหาได้ด้วยตนเอง มีข้อแนะนาการใช้งานดังนี้
1. ศึกษาจุดประสงค์การเรียนรู้ เพื่อให้ทราบเป้าหมายและแนวทางการเรียนรู้
2. ทดลองทาแบบทดสอบก่อนเรียน เพื่อให้ทราบพื้นฐานความรู้เกี่ยวกับเรื่องที่กาลังจะ
ศึกษา โดยไม่ต้องกังวลกับผลการทดสอบ
3. ศึกษาเนื้อหาและตัวอย่างให้เข้าใจ ปรึกษาครู หรือเพื่อน
4. ทาแบบฝึกทักษะการแก้โจทย์ปัญหา เพื่อทดสอบความเข้าใจ
5. ตรวจคาตอบจากเฉลยท้ายเล่ม ควรมีความซื่อสัตย์ต่อตนเอง ไม่ดูเฉลยก่อน
6. ทาแบบทดสอบหลังเรียน เพื่อประเมินความรู้ความเข้าใจอีกครั้ง
7. นักเรียนควรศึกษาแบบฝึกนี้ล่วงหน้าก่อนการเรียนการสอน หากไม่เข้าใจจึงปรึกษา
ครูผู้สอน
8. ค่าความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) ในโจทย์แต่ละข้ออาจแตกต่างกัน
6. 3
งานและพลังงาน : เครื่องกล
1. อธิบายความหมายของประสิทธิภาพเครื่องกล และหาประสิทธิภาพเครื่องกล
2. ใช้หลักการของงานอธิบายการทางานของเครื่องกลอย่างง่าย ได้แก่ รอก คาน ล้อ
กับเพลา พื้นเอียง ลิ่ม และสกรู ได้
จุดประสงค์กำรเรียนรู้
7. 4
งานและพลังงาน : เครื่องกล
คำชี้แจง 1. ข้อสอบทั้งหมดมี 10 ข้อ ใช้เวลาในการทา 20 นาที
2. ให้นักเรียนเลือกคาตอบที่ถูกที่สุดเพียงข้อเดียวและทาเครื่องหมาย X ในช่อง
ของกระดาษคาตอบ
3. กาหนดให้ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก g = 10 m/s2
ข้อใดเป็นหลักของเครื่องกล
ก. ผ่อนแรงลดงาน ข. เพิ่มแรงลดงาน
ค. เพิ่มแรงแต่ไม่เพิ่มงาน ง. ผ่อนแรงแต่ไม่ลดงาน
ข้อความใดไม่ถูกต้อง
ก. รอกเดี่ยวเคลื่อนที่ช่วยผ่อนแรงได้ครึ่งหนึ่ง
ข. รอกเดี่ยวตายตัวช่วยผ่อนแรงได้ครึ่งหนึ่ง
ค. ระหัดวิดน้าและกังหันลมเป็นเครื่องกลประเภทล้อและเพลา
ง. พื้นเอียงจัดเป็นเครื่องกล
ข้อความต่อไปนี้ข้อใดถูกต้อง
1 พัดลมทาให้เรารู้สึกเย็นสบายเพราะช่วยลดอุณหภูมิของอากาศ
2 การใช้รอกช่วยยกวัตถุให้สูงขึ้นเป็นการเพิ่มกาลังให้เรา
3 เครื่องกลช่วยอานวยความสะดวก และช่วยให้เราทางานน้อยการที่เครื่องกลทา
ก. ข้อ 3 เท่านั้น ข. ข้อ 1 และ ข้อ 3
ค. ถูกทั้งข้อ 1 2 และ 3 ง. ผิดทั้งข้อ 1 2 และ 3
เครื่องใช้ประเภทใดจัดเป็นเครื่องกลประเภทเดียวกัน
ก. รถเข็นทราย , คีมคีบน้าแข็ง , กรรไกรตัดผ้า
ข. ชะแลง , ไม้กวาด , ตะปู
ค. กรรไกรตัดผ้า , ชะแลง , พวงมาลัยรถยนต์
ง. คีมคีบถ่าน , เครื่องคั้นน้าส้ม , รถจักรยาน
1
2
3
4
แบบทดสอบก่อนเรียน
8. 5
งานและพลังงาน : เครื่องกล
ข้อใดเครื่องกลอย่างง่ายที่ใช้หลักของล้อและเพลา
ก. รถเข็นดิน ข. ที่เปิดกระป๋อง
ค. จานรถจักรยาน ง. เครื่องตัดกระดาษ
กว้านสมอเรือจัดเป็นเครื่องกลประเภทใด
ก. คาน ข. กรู
ค. ล้อและเพลา ง. รอก
จากรูป ตะปูในข้อใดจะตอกเข้าไปในเนื้อไม้ได้ง่ายที่สุด
ก. ตะปู A ข. ตะปู B
ค. ตะปู C ง. ง่ายเท่ากันหมด
จงหาแรงแยกบนหน้าลิ่ม W ดังรูป ถ้าออกแรง 950
นิวตัน ตอกลิ่มกว้าง 6.5 เซนติเมตร ยาว 13 เซนติเมตร
ก. 475 นิวตัน ข. 750 นิวตัน
ค. 1250 นิวตัน ง. 1900 นิวตัน
ใช้รอกเดี่ยวเคลื่อนที่เป็นเครื่องกลดังรูป
ประสิทธิภาพของรอกเป็นเท่าใด
ก. 50% ข. 70%
ค. 80% ง. 90%
ถ้าใช้พื้นเอียงดังรูปเป็นเครื่องกลอันหนึ่ง
ประสิทธิภาพของพื้นเอียงเป็นเท่าใด
ก. 75% ข. 62.5%
ค. 55% ง. 50.5%
5
6
7
8
9
10
9. 6
งานและพลังงาน : เครื่องกล
เครื่องกล ได้แก่อุปกรณ์ที่ช่วยให้การทางานสะดวกขึ้น เช่นงานในการยกของหนักเครื่องกลจะช่วยให้
ยกได้โดยใช้แรงที่น้อยลง เป็นต้น การอธิบายว่าเครื่องกลต่าง ๆ ช่วยให้ใช้แรงน้อยลงหรือทางานได้สะดวกขึ้น
นั้น อาจอาศัยหลักการของงาน เนื่องจากงานและพลังงาน เป็นปริมาณที่คงตัว เครื่องกลจะไม่ช่วยให้เรา
ทางานได้มากกว่าที่เราทางานให้กับเครื่องกล แต่อาจสูญเสียงานไปเล็กน้อย
งำนที่ทำโดยแรงที่ให้กับเครื่องกล = งำนที่ได้รับจำกเครื่องกล + งำนของแรงเสียดทำน(ที่สูญเสียไป)
สาหรับระบบเครื่องกลที่ดี งานของแรงเสียดทานจะมีค่าน้อยเมื่อเทียบกับงานที่เครื่องกลกระทา จึงอาจ
ประมาณได้ว่า
งำนที่ทำโดยแรงที่ให้กับเครื่องกล = งำนที่ได้รับจำกเครื่องกล
ประสิทธิภาพของเครื่องกล (Efficiency of machine: E) หาได้จาก
ประสิทธิภำพของเครื่องกล =
กาลังที่ได้รับจากเครื่องกล
กาลังที่ให้กับเครื่องกล
ในทางอุดมคติในการทางานหรือเปลี่ยนรูปพลังงาน จะไม่มีการสูญเสียพลังงานออกจากระบบ
ประสิทธิภาพของเครื่องกลจะเท่ากับ 1 และถ้าคิดเป็นร้อยละจะได้เท่ากับ 100
แต่ในทางปฏิบัติจะมีการสูญเสียพลังงานไปนอกระบบเสมอ ประสิทธิภาพของเครื่องกลจึงมีค่าน้อย
กว่า 1 หรือน้อยกว่า 100 เปอร์เซ็นต์ การหาประสิทธิภาพของเครื่องกลยังสามารถหาได้จาก
ประสิทธิภำพของเครื่องกล =
งานที่ได้รับจากเครื่องกล
งานที่ให้กับเครื่องกล
x 100%
กำรได้เปรียบเชิงกล (Mechanical advantage : M.A.) คืออัตราส่วนระหว่างขนาดของแรงที่ได้จากเครื่องกล
(Fout) ต่อขนาดของแรงที่ให้กับเครื่องกล (Fin)
หรือ
หรือหาได้จากอัตราส่วนระหว่างระยะทางที่เราออกแรงทางาน ( sin ) ต่อระยะทางของงานที่ได้ ( sout )
เครื่องกล
10. 7
งานและพลังงาน : เครื่องกล
หรือ
โดยถ้า M.A. > 1 แสดงว่าเครื่องกลนั้นช่วยผ่อนแรง
M.A. = 1 แสดงว่าเครื่องกลนั้นไม่ช่วยผ่อนแรงแต่ช่วยให้ทางานได้สะดวกขึ้น
M.A. < 1 แสดงว่าเครื่องกลนั้นไม่ช่วยผ่อนแรง
รอก
จากกฎการอนุรักษ์พลังงาน งานที่ให้กับรอก = งานที่ได้รับจากรอก
Fs = mgs
ประสิทธิภาพของรอก =
mgh
Fs
x 100%
พิจารณาจากภาพ กรณีรอกเดี่ยวตายตัวจะไม่ช่วยผ่อนแรงแต่ช่วยให้ทางานได้สะดวกมากขึ้น แต่ในกรณีรอก
เดี่ยวเคลื่อนที่การได้เปรียบเชิงกลหาได้ดังนี้
M.A. = in
out
s
s
=
s
s / 2
= 2
หรือ M.A. = out
in
F
F
=
mg
F
=
mg
mg / 2
= 2
จะเห็นว่าแม้ว่ารอกเดี่ยวตายตัวจะทาให้เราออกแรงน้อยลง แต่เราก็ต้องออกแรงเป็นระยะทางมากขึ้น
เนื่องจากงานที่เราได้จากเครื่องกลเท่ากับงานที่เราให้กับเครื่องกลซึ่งเป็นไปตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน
11. 8
งานและพลังงาน : เครื่องกล
คำน
เครื่องกลประเภทคาน เช่น ชะแลง ค้อนงัดตะปู คีม กรรไกร ตะเกียบ ใช้หลักการทางาน
เช่นเดียวกันกับรอก กล่าวคือ
ใช้แรง F กดที่ปลายคาน มีการกระจัด s ทาให้
มวล m มีการกระจัด h
งานที่ให้กับคาน = งานที่คานยกวัตถุ
Fs = mgh
กรณีของค้อนงัดตะปู คีม กรรไกร ตะเกียบ แรงอาจไม่อยู่ในทิศขึ้นก็ได้
ดังรูป ถ้าไม่มีการสูญเสียพลังงาน จากกฎการอนุรักษ์พลังงานจะได้
งานที่ให้กับค้อน = งานที่ได้จากค้อน
F1s1 = F2s2
ประสิทธิภาพของคาน = x 100%
ประสิทธิภาพของค้อน = x 100%
12. 9
งานและพลังงาน : เครื่องกล
ล้อและเพลำ
ล้อกับเพลาเป็นส่วนประกอบของเครื่องจักรกลหลายชนิด เช่น เครื่องยนต์
กังหันน้า พัดลม มอเตอร์ ซึ่งมีการหมุนทั้งสิ้น ตัวอย่างดังแสดงในรูป ถ้าไม่มีการ
สูญเสียพลังงาน จากกฎการอนุรักษ์พลังงานจะได้
งานที่ให้กับล้อ = งานที่ได้จากเพลา
F1s1 = F2s2
ประสิทธิภาพของล้อและเพลา = 2 2
1 1
Fs
Fs
x 100%
หรือ
พื้นเอียง
พื้นเอียงเป็นเครื่องกลที่เราอาจไม่นึกว่าเป็นเครื่องกล
เช่น ทางขึ้น-ลงเนิน บันได ถ้าไม่มีพื้นเอียงการนาวัตถุที่มี
น้าหนักมากขึ้นที่สูงจะต้องใช้แรงอย่างมาก ถ้าไม่มีการ
สูญเสียพลังงาน จากกฎการอนุรักษ์พลังงานจะได้
งานที่ใช้ดึงรถ = งานที่ใช้ในการยกรถขึ้นแนวดิ่ง
Fs = mgh
ประสิทธิภาพของล้อและเพลา = x 100%
ประสิทธิภาพของพื้นเอียง= x 100%
13. 10
งานและพลังงาน : เครื่องกล
สกรู
สกรูมีหลักการทางานคล้ายพื้นเอียง แต่แทนที่จะให้วัตถุเคลื่อนที่ก็ให้สกรูเคลื่อนที่แทน
ออกแรง F ที่ปลายคานรัศมี R เพื่อยกวัตถุมวล m โดยระยะเกลียวของสกรูเท่ากับ h ถ้าไม่มีการสูญเสีย
พลังงาน จากกฎการอนุรักษ์พลังงานจะได้
งานที่ใช้หมุนสกรูหนึ่งรอบ = งานที่ใช้ในการยกมวล m ในแนวดิ่งได้ 1 เกลียว
F x 2πR = mgh
ลิ่ม
ลิ่มเป็นเครื่องกลรูกร่างสามเหลี่ยมใช้สาหรับทาให้วัตถุแยกออกจากกัน ใช้หนุน หรือตรึงวัตถุให้อยู่
กับที่ก็ได้ ตัวอย่างเข่น ขวาน มีด เข็ม ตะปู
เมื่อออกแรง F ทาให้ลิ่มเข้าไปในวัตถุเป็นระยะทาง H วัตถุจะแยกออกจากกันเป็นระยะ L โดยมีแรงต้าน
ภายในเนื้อวัตถุเท่ากับ W ถ้าไม่มีการสูญเสียพลังงาน จากกฎการอนุรักษ์พลังงานจะได้
งานที่ให้กับลิ่ม = งานที่ได้จากลิ่ม
FH = WL
จะเห็นว่าเมื่อความยาวของลิ่ม (H) มีค่ามากเมื่อเทียบกับความกว้างของสันลิ่ม (L) จะทาให้เราสามารถเจาะ
เข้าไปในเนื้อวัตถุได้โดยใช้แรงเพียงน้อย
ประสิทธิภาพของสกรู = x 100%
ประสิทธิภาพของลิ่ม = x 100%
14. 11
งานและพลังงาน : เครื่องกล
ตัวอย่ำงที่ 1 จากรูปจงหาประสิทธิภาพของรอกมีค่าเท่าใด
วิธีทำ จากโจทย์ F = 500 N , mg = (40 kg) (10 m/s2
) = 400 N , s = h
ประสิทธิภาพของรอก =
mgh
Fs
x 100%
=
mg
F
x 100%
=
400 N
500 N
x 100%
= 80%
ตอบ รอกมีประสิทธิภาพ 80 เปอร์เซนต์
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
ตัวอย่ำงที่ 2 หัวขวานอันหนึ่งยาว 6 เซนติเมตร และหนา 2 เซนติเมตร ถ้าออกแรงฟันต้นไม้ด้วยแรง
120 นิวตัน ปรากฏว่าหัวขวานจมลงไปในเนื้อไม้ทั้งหมด ต้นไม้นี้มีแรงต้านทานเท่าไร
วิธีทำ จากโจทย์ F = 120 N , H = 6 cm , L = 2 cm
งานที่ให้กับลิ่ม = งานที่ได้จากลิ่ม
FH = WL
(120 N) (6 cm) = W (2 cm)
W =
(120 N) (6 cm)
2 cm
W = 360 N
ตอบ ต้นไม้นี้มีแรงต้านทาน 360 นิวตัน
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
ตัวอย่ำงโจทย์ปัญหำ
15. 12
งานและพลังงาน : เครื่องกล
ตัวอย่ำงที่ 3 จากรูป ออกแรง 20 นิวตัน ฉุดวัตถุ
มวล 3 กิโลกรัม ขึ้นพื้นเอียงซึ่งทามุม 37o
กับแนวระดับ
จงหาประสิทธิภาพของพื้นเอียงนี้
วิธีทำ จากโจทย์ F = 20 N ,
mg = (3 kg) (10 m/s2
) = 30 N ,
sin 37o
=
h
s
จะได้
h 3
=
s 5
ประสิทธิภาพของพื้นเอียง=
mgh
Fs
x 100%
=
3mg
5F
x 100%
=
3 (30 N)
5 (20 N)
x 100%
= 90%
ตอบ ประสิทธิภาพของพื้นเอียงเท่ากับ 90 เปอร์เซ็นต์
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
ตัวอย่ำงที่ 4 เครื่องกลแบบสกรู มีแขนคานยาว 60 เซนติเมตร และระยะเกลียวเท่ากับ 3 เซนติเมตร
ถ้าออกแรงหมุนสกรู 35 นิวตัน จะสามารถยกก้อนน้าหนักได้มากที่สุดเท่าใด
วิธีทำ จากโจทย์ ยกน้าหนักได้มากที่สุดแสดงว่า ประสิทธิภาพของสกรู = 100%
R = 60 cm = 0.6 m , h = 3 cm = 0.03 m , F = 35 N
ประสิทธิภาพของสกรู =
mgh
F x 2 R
x 100%
100% =
Wh
F x 2 R
x 100%
W =
F × 2 R
h
=
22
(35 N) × (2) ( ) (0.6 m)
7
0.03 m
= 4400 N
ตอบ สกรูจะยกก้อนน้าหนักได้มากที่สุด 4400 นิวตัน
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
16. 13
งานและพลังงาน : เครื่องกล
ตัวอย่ำงที่ 5 ปั้นจั่นสามารถยกลูกตุ้มมวล 4000 กิโลกรัม ขึ้นไปในแนวดิ่งอย่างสม่าเสมอเป็นระยะทาง 10
เมตร ในเวลา 40 วินาที ถ้าปั้นจั่นมีกาลัง 16 กาลังม้า จงหาประสิทธิภาพของปั้นจั่นนี้
วิธีทำ จากโจทย์ mg = (4000 kg) (10 m/s2
) = 4 x 104
N , h = 10 m , t = 40 s ,
Pin = 16 hp = 16 x 746 W = 11 936 W
ประสิทธิภาพของปั้นจั่น =
กาลังที่ได้รับจากปั้นจั่น
กาลังของปั้นจั่น
x 100%
= out
in
P
P
x 100%
=
in
mgh
t
P
x 100%
=
in
mgh
P t
x 100%
=
4
(4 × 10 N) (10 m)
(11936 W) (40 s)
x 100%
= 83.78%
ตอบ ปั้นจั่นมีประสิทธิภาพ 83.78 เปอร์เซ็นต์
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
ตัวอย่ำงที่ 6 ต้องใช้แรงเท่าไร ในการยกมวล 300 กิโลกรัม ด้วยล้อและเพลา
ที่ไม่มีความฝืด ซึ่งมีเส้นผ่าศูนย์กลางของล้อและเพลาเป็น 60 และ 40 เซนติเมตร
ตามลาดับ
วิธีทำ จากโจทย์ m = 300 kg , mg = (300 kg) (10 m/s2
) = 3000 N
R =
60 cm
2
= 30 cm , r =
40 cm
2
= 20 cm
งานที่ให้กับล้อ = งานที่ได้จากเพลา
FR = mgr
F (30 cm) = (3000 N) (20 cm)
F =
(3000 N) (20
(30
cm)
cm)
= 2000 N
ตอบ ต้องใช้แรง 2000 นิวตัน
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
17. 14
งานและพลังงาน : เครื่องกล
1. ยกตัวอย่างเครื่องกลอย่างง่ายที่เคยใช้ หรือใช้เป็นประจาในชีวิตประจาวันมา 3 อย่าง พร้อม
หลักการ
ตอบ......................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
2. ที่ตัดเล็บ มีด ไม้กวาดพื้น กรรไกรตัดหญ้า อุปกรณ์หรือเครื่องมือเหล่านี้ เป็นเครื่องกลอย่างง่าย
หรือไม่ ถ้าเป็นจัดอยู่ในประเภทใด
ตอบ......................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
คำถำม
18. 15
งานและพลังงาน : เครื่องกล
ขั้นที่ 1 1. อ่านโจทย์ให้เข้าใจ วาดภาพประกอบพอเข้าใจ
ทำควำมเข้ำใจปัญหำ 2. พิจารณาหาสิ่งที่โจทย์กาหนดให้มา และเขียนเป็นสัญลักษณ์
3. วิเคราะห์หาสิ่งที่โจทย์ถามหา และเขียนเป็นสัญลักษณ์
ขั้นที่ 2 4. เลือกสมการที่สัมพันธ์กับสิ่งที่โจทย์กาหนด และสิ่งที่โจทย์ให้หา
วำงแผนแก้ปัญหำ
ขั้นที่ 3 5. แทนค่าข้อมูล (ตัวเลข) ตามสัญลักษณ์ (ตัวแปร) ในสมการ
ดำเนินกำรตำมแผน 6. แก้สมการหาคาตอบตามขั้นตอนทางคณิตศาสตร์
ขั้นที่ 4 7. ตรวจสอบความถูกต้อง แล้วตอบคาถามทวนโจทย์
ตรวจสอบผลที่ได้
ขั้นตอนกำรคำนวณและแก้โจทย์ปัญหำฟิสิกส์
อิงกระบวนกำรแก้ปัญหำของจอร์จ โพลยำ
19. 16
งานและพลังงาน : เครื่องกล
แบบฝึกที่ 6.1
วิธีทำ....................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
ตอบ ประสิทธิภาพของรอกเท่ากับ…………………………%
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
แบบฝึกทักษะวิชำฟิสิกส์ 2 (ว32202) ชั้นมัธยมศึกษำปีที่ 5
เรื่อง เครื่องกล
จงหาประสิทธิภาพของรอก ดังรูป (2 คะแนน)
20. 17
งานและพลังงาน : เครื่องกล
แบบฝึกที่ 6.2
วิธีทำ....................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
ตอบ ต้องออกแรงดึงปลายเชือก……………………นิวตัน
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
จากรูป ระบบรอกมีประสิทธิภาพ 80% ถ้าต้องการดึงก้อนน้าหนัก 1000 นิวตัน ต้องออกแรง F ดึง
ปลายเชือกเท่าใด (2 คะแนน)
21. 18
งานและพลังงาน : เครื่องกล
แบบฝึกที่ 6.3
วิธีทำ....................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
ตอบ ต้องออกแรงฟันแผ่นไม้...............................นิวตัน
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
หัวขวานอันหนึ่งมีลักษณะเป็นลิ่มหนา 5 เซนติเมตร และยาว 3 เซนติเมตร ถ้าออกแรงฟันแผ่นไม้ที่มี
แรงต้าน 300 นิวตัน จะต้องออกแรงฟันแผ่นไม้เท่าใด (2 คะแนน)
22. 19
งานและพลังงาน : เครื่องกล
แบบฝึกที่ 6.4
วิธีทำ....................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
ตอบ ประสิทธิภาพของพื้นเอียงเท่ากับ……………………….%
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
จงหาประสิทธิภาพของพื้นเอียง ดังรูป (2 คะแนน)
23. 20
งานและพลังงาน : เครื่องกล
แบบฝึกที่ 6.5
วิธีทำ....................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
ตอบ ประสิทธิภาพของเครื่องกลเท่ากับ……………………..%
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
จงหาประสิทธิภาพของเครื่องกลดังรูป (กาหนดให้ g = 9.8 m/s2
) (2 คะแนน)
24. 21
งานและพลังงาน : เครื่องกล
คำชี้แจง 1. ข้อสอบทั้งหมดมี 10 ข้อ ใช้เวลาในการทา 20 นาที
2. ให้นักเรียนเลือกคาตอบที่ถูกที่สุดเพียงข้อเดียวและทาเครื่องหมาย X ในช่อง
ของกระดาษคาตอบ
3. กาหนดให้ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก g = 10 m/s2
จงหาแรงแยกบนหน้าลิ่ม W ดังรูป ถ้าออกแรงขนาด 500
นิวตัน ตอกลิ่มกว้าง 4 เซนติเมตร ยาว 12 เซนติเมตร
ก. 480 นิวตัน ข. 750 นิวตัน
ค. 1000 นิวตัน ง. 1500 นิวตัน
ต้องใช้แรงเท่าไร ในการยกมวล 200 กิโลกรัม ด้วยล้อและ
เพลาที่ไม่มีความฝืด ซึ่งมีเส้นผ่าศูนย์กลางของล้อและเพลาเป็น 80 และ
40 เซนติเมตร ตามลาดับ
ก. 800 นิวตัน
ข. 1000 นิวตัน
ค. 1200 นิวตัน
ง. 1500 นิวตัน
การได้เปรียบเชิงกลของล้อและเพลาจากข้อ 2. เป็นเท่าใด
ก. 0.5 ข. 1
ค. 2 ง. 4
ใช้รอกเดี่ยวเคลื่อนที่เป็นเครื่องกลดังรูป ประสิทธิภาพของรอกเป็นเท่าใด
ก. 50%
ข. 75%
ค. 87.5%
ง. 90.1%
1
2
3
4
แบบทดสอบหลังเรียน
25. 22
งานและพลังงาน : เครื่องกล
รอกชุดดังรูป ถ้าต้องการยกมวล 120 กิโลกรัม ให้สูงขึ้น
2 เมตร ต้องใช้แรงดึงเชือกเท่าไร
ก. 600 N ข. 240 N
ค. 120 N ง. 60 N
จากข้อ 5. อยากทราบว่าได้งานเท่าไร
ก. 1000 จูล ข. 1200 จูล
ค. 1800 จูล ง. 2400 จูล
จากข้อ 5. อยากทราบว่าต้องสาวเชือกลงมายาวเท่าไร
ก. 2 เมตร ข. 4 เมตร
ค. 6 เมตร ง. 8 เมตร
ดึงแท็งก์น้าหนัก 200 นิวตัน ขึ้นรถบรรทุกโดยใช้พื้นเอียงยาว 4 เมตร ถ้ากระบะรถบรรทุกสูง
จากพื้น 1.5 เมตร จะต้องออกแรงเท่าใดและเกิดงานเท่าใด
ก. ออกแรง 7.5 นิวตัน และเกิดงาน 30 จูล
ข. ออกแรง 15 นิวตัน และเกิดงาน 60 จูล
ค. ออกแรง 75 นิวตัน และเกิดงาน 300 จูล
ง. ออกแรง 150 นิวตัน และเกิดงาน 600 จูล
ต้องการลากรถมวล 5000 กิโลกรัม ขึ้นเนินลาดยาว 100 เมตร ถ้าใช้แรงในการลาก 1000
นิวตัน จะลากรถขึ้นไปสูงจากเดิมกี่เมตร
ก. 5 เมตร ข. 4 เมตร
ค. 3 เมตร ง. 2 เมตร
ถ้าใช้พื้นเอียงดังรูปเป็นเครื่องกลอันหนึ่งประสิทธิภาพของพื้นเอียง
เป็นเท่าใด
ก. 75% ข. 62.5%
ค. 55% ง. 50.5%
5
6
7
8
9
10
26. 23
งานและพลังงาน : เครื่องกล
บรรณำนุกรม
ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, สถาบัน. คู่มือครู รำยวิชำเพิ่มเติม ฟิสิกส์ เล่ม 2.
กรุงเทพฯ : โรงพิมพ์ สกสค. ลาดพร้าว, 2554.
ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, สถาบัน. หนังสือเรียน รำยวิชำเพิ่มเติม ฟิสิกส์ เล่ม 2.
กรุงเทพฯ : โรงพิมพ์ สกสค. ลาดพร้าว, 2553.
เทคโนโลยีเพื่อการเรียนการสอน, สานัก. 2557. งำนและพลังงำน. (ออนไลน์). แหล่งที่มา :
http://www.cpn1.go.th/media/thonburi/lesson/04_WorkEnergy/index.html. 25 มีนาคม
2557.
สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน และคณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. 2556.
โครงกำรจัดทำสื่อกำรสอนวิทยำศำสตร์และคณิตศำสตร์. (ออนไลน์). แหล่งที่มา :
http://www.scicoursewarechula.com. 25 มีนาคม 2557.
วิชาการดอทคอม. 2557. ข้อสอบเอ็นทรำนซ์ ฟิสิกส์ งำนและพลังงำน. (ออนไลน์). แหล่งที่มา :
http://www.vcharkarn.com/exam/set/923. 25 มีนาคม 2557.
MyFirstBrain.com. 2557. แบบฝึกหัดฟิสิกส์ งำนและพลังงำน ชุดที่ 1. (ออนไลน์). แหล่งที่มา :
http://www.myfirstbrain.com/student_view.aspx?ID=59922. 25 มีนาคม 2557.
MyFirstBrain.com. 2557. แบบฝึกหัดฟิสิกส์ งำนและพลังงำน ชุดที่ 2. (ออนไลน์). แหล่งที่มา :
http://www.myfirstbrain.com/student_view.aspx?ID=60001. 25 มีนาคม 2557.
จรัส บุณยธรรมา. 2557. งำนและพลังงำนฟิสิกส์รำชมงคล. (ออนไลน์). แหล่งที่มา :
http://www.rmutphysics.com/charud/exercise/energy/energy1/index11.htm.
25 มีนาคม 2557.
ประสิทธิ์ จันต๊ะภา. 2557. วีดีโอติวเข้ม. (ออนไลน์). แหล่งที่มา : http://www.prokru.com/player/
ts_player/play/92. 25 มีนาคม 2557.
27. 24
งานและพลังงาน : เครื่องกล
กระดำษคำตอบ แบบทดสอบก่อนเรียน
เครื่องกล
ชื่อ – สกุล...................................................
ชั้น ม.5 เลขที่..............
ข้อ ก ข ค ง
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
ลงชื่อ.......................................................ผู้ตรวจ
(........................................................................)
วันที่................เดือน.................................พ.ศ.................
10
คะแนนที่ได้
คะแนนเต็ม
29. 26
งานและพลังงาน : เครื่องกล
แนวคิดกำรตอบคำถำม
1. ยกตัวอย่างเครื่องกลอย่างง่ายที่เคยใช้ หรือใช้เป็นประจาในชีวิตประจาวันมา 3 อย่าง พร้อมหลักการ
แนวคำตอบ 1. บันไดจัดเป็นเครื่องกลอย่างง่ายประเภทพื้นเอียง
2. ของมีคมและของแหลม เช่น มีดที่ใช้ในการทาอาหาร อาวุธปลายแหลมสาหรับล่าสัตว์
เป็นเครื่องกลอย่างง่ายประเภทลิ่ม
3. ยานพาหนะ เช่น รถจักรยานที่มีระบบเกียร์ ซึ่งเป็นเครื่องกลอย่างง่ายประเภทล้อกับ
เพลา
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2. ที่ตัดเล็บ มีด ไม้กวาดพื้น กรรไกรตัดหญ้า อุปกรณ์หรือเครื่องมือเหล่านี้ เป็นเครื่องกลอย่างง่ายหรือไม่
ถ้าเป็นจัดอยู่ในประเภทใด
แนวคำตอบ ที่ตัดเล็บเป็นเครื่องกลอย่างง่ายประเภทคาน
มีดเป็นเครื่องกลอย่างง่ายประเภทลิ่ม
ไม้กวาดพื้นเป็นเครื่องกลอย่างง่ายประเภทคาน
กรรไกรตัดหญ้าเป็นเครื่องกลอย่างง่ายประเภทคาน
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
30. 27
งานและพลังงาน : เครื่องกล
เฉลยแบบฝึกทักษะ
เฉลยแบบฝึกที่ 6.1 จงหาประสิทธิภาพของรอก ดังรูป
วิธีทำ การทาให้วัตถุเคลื่อนที่ h ต้องดึงเชือกที่คล้องรอกเป็นระยะ s โดย s = 2h
เพราะฉะนั้นงานที่ให้แก่รอก = (40 N) (s)
= (40 N) (2h)
งานที่ได้รับจากรอก = (60 N) (h)
ประสิทธิภาพของรอก =
งานที่ได้รับจากรอก
งานที่ให้แก่รอก
× 100 %
=
(60 N) (h)
(40 N) (2h)
× 100 %
= 75 %
ตอบ ประสิทธิภาพของรอกเท่ากับ 75 %
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
เฉลยแบบฝึกที่ 6.2 จากรูป ระบบรอกมีประสิทธิภาพ 80% ถ้าต้องการดึงก้อนน้าหนัก 1000 นิวตัน
ต้องออกแรง F ดึงปลายเชือกเท่าใด
วิธีทำ จากโจทย์ E = 80% , F = 500 N , mg = 1000 N , รอกเดี่ยวเคลื่อนที่ s = 2h
ประสิทธิภาพของรอก E =
mgh
Fs
x 100%
E =
mgh
F × 2h
x 100%
E =
mg
2F
x 100%
80% =
1000 N
2F
F =
1000 N
2
x
100%
80%
= 625 N
ตอบ ต้องออกแรงดึงปลายเชือก 625 นิวตัน
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
31. 28
งานและพลังงาน : เครื่องกล
เฉลยแบบฝึกที่ 6.3 หัวขวานอันหนึ่งมีลักษณะเป็นลิ่มหนา 5 เซนติเมตร และยาว 3 เซนติเมตร ถ้าออก
แรงฟันแผ่นไม้ที่มีแรงต้าน 300 นิวตัน จะต้องออกแรงฟันแผ่นไม้เท่าใด
วิธีทำ จากโจทย์ H = 3 cm , L = 5 cm , W = 300 N
งานที่ให้กับลิ่ม = งานที่ได้จากลิ่ม
FH = WL
F (3 cm) = (300 N) (5 cm)
F =
(300 N) (5 cm)
3 cm
F = 500 N
ตอบ ต้องออกแรงฟันแผ่นไม้ 500 นิวตัน
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
เฉลยแบบฝึกที่ 6.4 จงหาประสิทธิภาพของพื้นเอียง ดังรูป
วิธีทำ ให้ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่เป็น x มวลของจะเคลื่อนที่ขึ้นได้สูง h
จาก sin =
ด้านตรงข้ามมุม
ด้านตรงข้ามมุมฉาก
sin 30o
=
1
2
=
h
x
จะได้ x = 2h
งานที่ดึงวัตถุ = Fs
= (2 N) (x)
= (2 N) (2h)
งานที่ใช้ยกวัตถุในแนวดิ่ง = mgh
= (3 N) (h)
ประสิทธิภาพของพื้นเอียง =
งานที่ใช้ยกวัตถุในแนวดิ่ง
งานที่ดึงวัตถุ
× 100 %
=
(3 N) (h)
(2 N) (2h)
× 100 %
= 75 %
ตอบ ประสิทธิภาพของพื้นเอียงเท่ากับ 75 %
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
32. 29
งานและพลังงาน : เครื่องกล
เฉลยแบบฝึกที่ 6.5 จงหาประสิทธิภาพของเครื่องกลดังรูป (กาหนดให้ g = 9.8 m/s2
)
วิธีทำ งานที่ใช้ในการหมุนสกรู 1 รอบ = (2 R) F
= (2) (3.14) (0.5 m) (1 N)
= 3.14 J
งานที่ใช้ยกวัตถุขึ้น 1 เกลียว = mgh
= (10 kg) (9.8 m/s2
) (0.01 m)
= 0.98 J
ประสิทธิภาพของสกรู =
งานที่ใช้ยกวัตถุขึ้น เกลียว
งานที่ใช้หมุนสกรู รอบ
× 100 %
=
(0.98 J)
(3.14 J)
× 100 %
= 31.2 %
ตอบ ประสิทธิภาพของเครื่องกลเท่ากับ 31.2 %
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
33. 30
งานและพลังงาน : เครื่องกล
กระดำษคำตอบ แบบทดสอบหลังเรียน
เครื่องกล
ชื่อ – สกุล..................................................
ชั้น ม.5 เลขที่..............
ข้อ ก ข ค ง
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
ลงชื่อ.......................................................ผู้ตรวจ
(........................................................................)
วันที่................เดือน.................................พ.ศ.................
10
คะแนนที่ได้
คะแนนเต็ม
35. 32
งานและพลังงาน : เครื่องกล
ประวัติย่อผู้จัดทำ
ชื่อ – สกุล นายภานุวัฒน์ สมวงศ์
ตำแหน่ง ครู
วิทยฐำนะ ครูชานาญการ
วันเกิด 9 เมษายน พ.ศ. 2524
ภูมิลำเนำ 45 หมู่ 1 ตาบลม่วงไข่ อาเภอพังโคน
จังหวัดสกลนคร 47160
สถำนที่ทำงำน โรงเรียนหนองบัวปิยนิมิตร ตาบลหนองบัว
อาเภอโกสุมพิสัย จังหวัดมหาสารคาม 44140
ประวัติกำรศึกษำ 19 มี.ค. 2547 ป.บัณฑิต (การสอน) มหาวิทยาลัยมหาสารคาม
20 มี.ค. 2546 วท.บ. (ฟิสิกส์) มหาวิทยาลัยมหาสารคาม
24 มี.ค. 2542 ชั้น ม.6 โรงเรียนมัธยมสิริวัณวรี 1 อุดรธานี
22 มี.ค. 2539 ชั้น ม.3 โรงเรียนมัธยมบุษย์น้าเพชร
25 มี.ค. 2536 ชั้น ป.6 โรงเรียนบึงของหลงวิทยา
