รหัส กับ ระหัด อ่านเหมือนกันแต่เวลาเขียนต่างกัน และถ้าไปดูในภาษาอังกฤษก็จะต่างกัน รหัส (Code) ส่วน ระหัด (water wheel) ทำให้ทราบว่าเครื่องมือที่เราจะมาถอดองค์ประกอบวันนี้ เป็นอุปกรณ์ที่เป็นล้อ หมุนได้ และเกี่ยวข้องกับน้ำ
ภาพ สะเก็จระหัด
ที่มา 1.bp.blogspot.com/-huOyymX16Tk/VJN9st0l73I/AAAAAAAACl0/_p5IHt43OqI/ระหัด.jpg
ระหัด เป็นอุปกรณ์เครื่องมือสำหรับใช้ในการวิดน้ำ บางทีใช้มือหมุน และบางทีใช้เท้าถีบแบบปั่นจักรยาน ในทางเกษตรกรรมจะใช้สำหรับการวิดน้ำเข้าพื้นทางการเกษตร เราจะพบเห็นว่ามีการใช้ระหัดในพื้นที่นาในที่นี้รวมถึงเกือบนาทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็นนาข้าว นาเกลือ แต่ไม่รวมถึงนาบัว เพราะนาบัวต้องมีน้ำอยู่ตลอด การใช้ระหัดวิดน้ำมีความสำคัญต่อการทำนาในสมัยก่อนมาก เพราะเมื่อฝนชุกน้ำในแม่น้ำลำคลองจะมีระดับสูงขึ้น หากแปลงนาซึ่งทำคันไว้ไม่สามารถกักเก็บน้ำได้มากพอ
มีอะไรอยู่ในระหัด ระหัดใช้ความรู้ทางฟิสิกส์อย่างไร ระหัดของชาติอื่นๆ มีหรือไม่ เป็นสิ่งที่เราจะมาเรียนรู้ไปพร้อมๆ กัน
ระหัดแบบไทยๆ
ระหัดวิดน้ำบางงที่อาจจะเรียกต่างกันไป เช่น ชงโลง ระหัดวิดน้ำ ซึ่งมักทำด้วยไม้สัก มีส่วนประกอบที่สำคัญ คือ รางน้ำ ใบระหัด เพลา และมือหมุนรางน้ำ ใช้ไม้สักทำเป็นโครง มีความยาวประมาณ 5 – 6 เมตร ใช้ไม้แผ่นบางๆ ตีประกบทั้ง 2 ข้าง
ภาพ ระหัดวิดน้ำ
ที่มา phuketdata.net/main/images/stories/easygallery/resized/112/1204973662_dscf0326.jpg
ระหัดวิดน้ำโดยทั่วไปมี 2 แบบ ซึ่งคุณธนสาร บัลลังก์ปัทมา ได้อธิบายระหัดวิดน้ำ
ตามรูปแบบระหัดเป็น 2 แบบ คือ ระหัดแบบราง และระหัดวงหรือหลุก
1. ระหัดแบบราง
ให้รางน้ำซีกข้างบนโปร่ง ด้านล่างใช้ไม้ตีปิดให้ทึบ รางน้ำมีความสูงประมาณ 40 – 50 เซนติเมตร ส่วนใบระหัด จะใช้ไม้แผ่นบางเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาดกว้าง 8 – 10 เซติเมตร ยาวประมาณ 12 – 15 เซนติเมตร ขึ้นอยู่กับขนาดของรางมีประมาณ 30 – 40 ใบ เข้าเดือยใบระหัดแต่ละใบโดยใช้สลักตอกให้แกนใบยึดซึ่งกันและกัน ใบระหัดจะคล้ายกับลูกโซ่ และจะต้องมีความยาวเป็น 2 เท่า ของรางน้ำ เพื่อให้หมุนได้รอบและจะ เจาะรูหลวม ๆ ให้หมุนได้สะดวก มีเหลาด้านปลายรางน้ำ 2 เพลา ทำเป็นลักษณะคล้ายฟันเฟือง เพื่อให้ใบระหัดกับฟันเฟืองสับกันไปมา สามารถชักดึงให้ใบระหัดเคลื่อนหมุนได้มือหมุนหรือใช้เครื่องจักร ตอลดจนแรงลมในการหมุนระหัด เมื่อดึงมือหมุนแกนเพลาระหัดก็จะหมุนและใบระหัดจะตักน้ำขึ้นมาในรางและไหลออกตรงช่องมือหมุน
ภาพ ใบระหัดแบบราง
ที่มา sites.google.com/site/kasetchoothai/_/rsrc/1492783320621/karkestr/-na-pheux-karkestr/ระหัดวิดน้ำ.jpg
2. ระหัดวง, หลุก
ระหัดแบบวง ระหัดวง หรือหลุก มีตั้งแต่ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 75 เซนติเมตรถึงเส้นผ่าศูนย์กลาง 5 เมตร ตามพื้นที่ใช้งาน เป็นระหัดที่เราเห็นในภาพยนตร์ ซึ่งมีลักษณะเป็นวงกลมเราอาจจะเคยเรียกว่ากังหันวิดน้ำซะด้วยซ้ำ หลุก นำใช้วิดน้ำมาใช้ในการเกษตรของคนในภาคเหนือในสมัยโบราณ ส่วนประกอบ หลุกทำด้วยไม้ไผ่ แกนกลางทำด้วยท่อนไม้แก่นเจาะสลักทำเป็นแกน มีซี่ไม้ไผ่ฝังจากแกนกลางนี้ออกไปรอบตัว ไปหากงล้อวงกลมรอบตัวหลุก เมื่อน้ำไหลมาปะทะแผงไม้ไผ่รอบกงล้อมนี้จะพัดให้กงล้อหลุกหมุนไป แผงไม้ไผ่อันถัด ไปจะถูกน้ำมาปะทะพัดให้หลุกหมุนต่อๆ กันไป ตรงแผงที่กงล้อหมุนจะมีกระบอกไม้ไผ่ผูกติดไว้ด้วยสำหรับตักน้ำขึ้น มาเทลงในลำราง ซึ่งจะทำด้วยกระบอกไม้ไผ่ด้วยเช่นกัน น้ำไหลไปตามลำรางนี้เข้าสู่เรือกสวนไร่นาต่อไป
ภาพ ระหัดวง หรือ หลุก หรือกังหันวิดน้ำ
ที่มา sites.google.com/site/kasetchoothai/_/rsrc/1492784194739/karkestr/-na-pheux-karkestr/หลุก.jpg
ระหัดวิดน้ำ นอกจากทำหน้าที่วิดน้ำเข้าพื้นที่การเกษตรแล้ว ยังช่วยประหยัดพลังงานและเป็นพลังงานทางเลือก สามารถดักปลา กุ้ง และสัตว์น้ำเล็กๆ เป็นแหล่งขยายพันธ์ปลา ใช้วัสดุธรรมชาติท้องถิ่นซ่อมแซมได้ง่าย สร้างความสามัคคีในชุมชน เพราะชาวบ้านต้องมาร่วมมือกันในการสร้างและซ่อมแซมระหัด
ความเกี่ยวข้องกับฟิสิกส์
เนื่องจากระหัดมี 2 แบบ ขึ้นอยู่กับพื้นที่ใช้งาน และระหัดทั้ง 2 แบบก็มีการใช้หลักการทางฟิกส์ที่แตกต่างกัน
ระหัดแบบรางจะคล้ายกับโซ่คือมีหน้าที่ในการขนส่งลำเลียงน้ำ กำลังของระหัดจึงได้จากแรงในการขับเคลื่อนของระหัดแต่ใบระหัดเป็นอุปกรณ์ที่มีแรงตึงหรือความเค้น เนื่องจากเมื่อระหัดหมุนทำงานอย่างต่อเนื่องในสภาวะที่มีแรงเสียดทานของน้ำกับแรงในการหมุน จะทำให้ใบระหัดที่ต่อกันบนรางมีแรงตึงสูงและยังต้องทำหน้าที่รับน้ำหนักของน้ำอีกด้วย
ทิศทางของความเค้นหลักทำให้มี ความเสียหายในลักษณะของการแตกร้าวนั้นมักจะเกิดขึ้นในแนวที่ตั้งฉากกับทิศทางความเค้น ดังนี้ที่ใบระหัดแตกหักนั่นเป็นเพราะว่าเกิดความเค้นนั่นเอง ทั้งนี้เป็นความเค้นต่อการดึงใบระหัด และความเค้นจะแรงของกระแสน้ำ
ความเค้นดึง (st) คือแรงดึงที่กระทำต่อพื้นที่หน้าตัด เป็นสมการรูปแบบเดียวกันกับสมการ
St = ความเค้นดึง
F = แรงดึงระหว่างใบระหัด
A = พื้นที่หน้าตัดของใบระหัดที่สัมผัสกัน
ภาพ แสดงการดึง และการอัดที่ทำให้เกิดความเค้น
ที่มา coe.or.th/COE.WH/ImportFile/Exam/55318_1.gif
ระหัดแบบวง เป็นระหัดที่มีการโดยการหมุนรอบแกนหมุน แรงที่เกิดขึ้นนอกเหนือจากความเค้นอัดจากระแสน้ำที่พัดผ่านระหัดแล้ว ยังมีแรงเข้าสู่ศูนย์กลางและแรงหนีศูนย์กลางกระทำกับใบระหัดที่สัมผัสน้ำ แต่แรงที่ 2 ไม่มีผลต่อการวิดน้ำของระหัดเพราะว่ามีทิศตั้งฉากกัน แต่สิ่งที่มีผลโดยตรงกับการทำงานของระหัดคือแรงเนื่องจากกระแสงน้ำ ซึ่งมีทิศทางสัมผัสกับการหมุนของใบระหัดและเป็นทิศทางเดียวกับความเร็วของการเคลื่อนที่แบบวงกลม
ภาพ การเคลื่อนที่แบบวงกลม โดย V คือความเร็วของการเคลื่อนที่
การเคลื่อนที่แบบวงกลมเป็นลักษณะการเคลื่อนที่ของวัตถุจะมีแรงกระทำตั้งฉากกับความเร็วเสมอซึ่งในที่นี้คือ ความเร็วของกระแสน้ำ วัตถุจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ในแนววงกลม แต่ยังคงมีความเร่งเกิดขึ้น ซึ่งความเร่งจะขึ้นกับการเปลี่ยนความเร็ว ทำให้เกิดความเร่งแนวสัมผัสวงกลม ( aT)
ความเร่งในการเคลื่อนที่แบบวงกลมจะมีทิศตั้งฉากกับเส้นทางการเคลื่อนที่ของวัตถุและมีทิศพุ่งเข้าสู่จุดศูนย์กลางวงกลมเสมอ เราเรียกความเร่งนี้ว่า ความเร่งสู่ศูนย์กลาง (ac )
ขณะวัตถุกำลังเคลื่อนที่เป็นวงกลม แรงที่ทำหน้าที่เป็นแรงสู่ศูนย์กลาง (Fc) จะต้องมีขนาดเท่าใดนั้น จะสัมพันธ์กับมวลของวัตถุ (m) ซึ่งก็คือมวลของน้ำที่ระหัดวิดขึ้นมา
อัตราเร็วของวัตถุ (v) ซึ่ง คือ ความเร็วของน้ำที่ไหลผ่านระหัด หรืออาจจะเป็นความเร็วของระหัดที่วิดน้ำ
รัศมีการเคลื่อนที่ (r) ซึ่ง คือ รัศมีวงล้อของระหะหัดนั่นเอง
