คาน (กลศาสตร์)

คาน ในทางฟิสิกส์ หมายถึง วัตถุแข็งเกร็งที่ใช้โดยมีจุดหมุน  เพื่อทวีคูณแรงเชิงกล ที่กระทำต่อวัตถุอื่น และนับเป็นตัวอย่างหนึ่งของหลักโมเมนต์ หลักของคานนั้นยังใช้จากการใช้กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน และสถิตยศาสตร์สมัยใหม่

การศึกษาสมัยแรกๆ 
มีงานเขียนที่ยังคงหลงเหลือที่เก่าที่สุด ซึ่งกล่าวถึงเรื่องคานนั้น เป็นผลงานของอาร์คิมิดีสตั้งแต่ 3 ศตวรรษก่อนคริสตกาล  โดยเขากล่าวว่า "ขอที่ให้ฉันยืนเถิด แล้วฉันจะเคลื่อนโลกให้" (Give me the place to stand, and I shall move the earth) นี่คือคำพูดของอาร์คิมิดีส ผู้ระบุไว้อย่างเป็นหลักการ ถึงหลักทางคณิตศาสตร์ที่ถูกต้องของคาน (อ้างจาก Pappus of Alexandria)

ในอียิปต์โบราณนั้น ผู้สร้างอาคารหรือพีระมิด จะใช้คานเพื่อย้ายและยกซึ่งมีน้ำหนักกว่า 100 ตัน ได้

แรงและคาน 
แรงที่กระทำจะเป็นสัดส่วนตามอัตราส่วนของความยาวของแขนคาน ซึ่งวัดระหว่างจุดหมุน และจุดที่มีแรงมากระทำ ที่ปลายแต่ละด้านของคาน

คาน 3 ระดับ 
มีการจำแนกคานไว้ 3 ระดับด้วยกัน ตามตำแหน่งของจุดหมุน และแรงที่กระทำและแรงที่ได้

คานอันดับที่ 1 

คานระดับที่ 1 เป็นคานที่มีจุดหมุนระหว่างแรงกดและแรงยก และกระทำโดยออกแรงกดหรือผลักไปบนส่วนหนึ่งของคานนั้น และทำให้คานหมุน และเอาชนะแรงต้านได้

ตัวอย่าง:
 ไม้กระดก
 หัวค้อน (สำหรับถอนตะปู)
 คีม (คานคู่)
 กรรไกร (คานคู่)
 ไม้พายเมื่อใช้คัดท้าย หรือ ไม้แจว (หลักแจวหรือแคมเรือเป็นจุดหมุน)
 คันโยกสูบน้ำ
 ชะแลง
 เสียมขุดดิน
 คานงัด
 จอบขุดดิน

คานอันดับที่ 2 

คานระดับที่ 2 เป็นคานที่มีแรงต้านอยู่ระหว่างจุดหมุนและแรงกระทำ โดยจะต้องออกแรงยกตรงปลายเพื่อเอาชนะแรงต้าน ซึ่งคานประเภทนี้จะช่วยผ่อนแรง

ตัวอย่าง:
 ที่ตัดกระดาษ
 รถเข็นทราย
 เครื่องกระเทาะเม็ดมะม่วงหิมพานต์
 อุปกรณ์หนีบกล้วย
 ที่เปิดฝาน้ำอัดลม
 รถไถเดินตาม
รถเข็นดิน
รถเข็น
ที่เปิดฝาเบียร์
วิลแชร์

คานอันดับที่ 3 

คานระดับที่ 3 เป็นคานที่มีแรงกระทำอยู่ระหว่างจุดหมุนกับแรงต้าน โดยจะต้องออกแรงยกตรงกลางของคานเพื่อเอาชนะแรงต้าน ซึ่งคานประเภทนี้จะไม่ช่วยผ่อนแรง

ตัวอย่าง
 ตะเกียบ
 คีมคีบถ่าน
 คีมคีบน้ำแข็ง
 การกวาดพื้น
 ข้อต่อในร่างกายมนุษย์
ไม้พายเรือ
คีมคีบเนื้อ
การกวาดเพดาน
แหนบ
ขั้ว

โมเมนต์ของคาน 

โมเมนต์ของคานคือระยะทางจากวัตถุถึงจุดหมุนคูณด้วยน้ำหนักของวัตถุ มีหน่วยเป็นนิวตันเมตรหรือจูล(Nm,J) โดยโมเมนต์ของคานแบ่งเป็น 2 ประเภท
 โมเมนต์ตามเข็มนาฬิกา
 โมเมนต์ทวนเข็มนาฬิกา

คานสมดุล 
คานจะอยู่ในสภาวะสมดุล ก็ต่อเมื่อ โมเมนต์ทวนเข็มนาฬิกา = โมเมนต์ตามเข็มนาฬิกา 

เช่น กำหนดให้คานในรูปสมดุลกัน โดยคานฝั่งด้านซ้ายของจุดหมุนมีการออกแรง 20 นิวตันที่ระยะห่างจากจุดหมุน 30 ซม. คานฝั่งด้านขวาของจุดหมุนมีการออกแรง 5 นิวตันที่ระยะห่างจากจุดหมุน 120 ซม. จะได้สมการ

(โดยการที่แทนค่าในสูตรต้องเป็นหน่วย SI เท่านั้น)

กลศาสตร์