ฟิสิกส์ - สมดุลกล

สมดุลกล

1. สมดุลกล
           สมดุลกล หรือ สมดุล (Equilibrium) คือสมดุลที่เกิดขึ้นในขณะที่วัตถุไม่เปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ ซึ่งเป็นไปตามกฎข้อที่ 1 ของนิวตัน คือ วัตถุจะอยู่สภาพนิ่งหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว ถ้าแรงลัพย์ที่กระทำต่อวัตถุเป็นศูนย์ สมดุลจะแบ่งได้เป็น
           1. สมดุลสถิตย์ เป็นสมดุลของวัตถุขณะอยู่นิ่ง เช่น สมุดวางบนพื้นโต๊ะ กล่องวางบนหลังตู้ และสิ่งที่อยู่ในสภาพนิ่งไม่ล้มลงมา เป็นต้น
           2. สมดุลจนย์ เป็นสมดุลของวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวได้ เช่น รถยนต์ที่แล่นไปตามถนน ลังที่ไถลลงมาตามพื้นเอียง เป็นต้น

 

2. สมดุลต่อการเคลื่อนที่
           การเคลื่อนที่ของวัตถุแข็งเกร็งอาจแบ่งได้เป็น 2 แบบ คือ
                  1. การเคลื่อนที่แบบเลื่อนที่ คือ ทุกส่วนเลื่อนไปทางเดียวกัน
                  2. การเคลื่อนที่แบบหมุน คือ มีส่วนหนึ่งเป็นแกนหมุนและส่วนอื่นๆ เคลื่อนที่หมุนรอบแกน
 

3. การหาแรงลัพย์ และการรวมเวคเตอร์ โดยวิธีสร้างรูป
           แรงเป็นปริมาณเวคเตอร์ การหาแรงลัพย์ของแรงย่อยทั้งหมดทำได้โดยการเขียนรูปแบบหางต่อหัว
 

4. การแยกแรง และการหาแรงลัพย์ โดยวิธีคำนวณ
           การแยกแรง คือ การแยกแรง 1 แรงออกเป็นแรงองค์ประกอบ 2 แรงซึ่งตั้งฉากกัน อยู่ตามแนว X และแกน Y

5. แรงเสียดทาน (Force of Friction)
           แรงเสียดทางเป็นแรงต้านทานการเคลื่อนที่ของวัตถุเกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัส ของวัตถุกับพื้น มีทิศทางตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ของวัตถุแบ่งเป็น2ชนิด คือ      1. แรงเสียดทานสถิตย์ เป็นแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นในขณะที่วัตถุอยู่นิ่ง จนถึงเริ่มต้นเคลื่อนที่ แรงนี้จะมีค่าตั้งแต่ศูนย์จนถึงค่าสูงสุดค่าหนึ่งตอนวัตถุเริ่มจะเคลื่อนที่
                      2.แรงเสียดทานจลน์ เป็นแรงเสียดทานขณะวัตถุกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว แรงนี้จะมีค่าน้อยกว่าแรงเสียดทานสถิต

6. ศูนย์กลางมวลและศูนย์ถ่วง
            1. จุดศูนย์กลางมวล คือจุดรวมมวลของวัตถุ ซึ่งอยู่ภายนอกวัตถุหรือภายในวัตถุก็ได้ ถ้าแรงมากกระทำต่อวัตถุแล้วผ่านจุดนี้วัตถุจะเคลื่นที่แบบเลื่อนตำแหน่งเพียงอย่างเดียว ถ้าแนวแรงไม่ผ่านจุดศูนย์กลางมวลวัตถุจะมีการเคลื่อนที่แบบหมุนด้วย
              2. จุดศูนย์ถ่วง คือจุดเสมือนรวมน้ำหนักของวัตถุจุดนี้จะมีเพียงจุดเดียวสำหรับวัตถุหนึ่ง แนวของน้ำหนักที่ผ่านจุดนี้จะอยู่ในแนวดิ่งเสมอไม่ว่าจะวางวัตถุไว้ในลักษณะใดก็ตาม และอาจอยู่ภายในหรือวัตถุภายนอกก็ได้

7. สมดุลต่อการหมุน
               แรงขนาน   คือ  แรงที่กระทำต่อวัตถุเดียวกันและอยู่ในแนวเดียวกันอาจแบ่งเป็น
                          1.แรงขนานพวกเดียวกัน คือแรงขนานที่กระทำต่อวัตถุในทิศทางเดียวกันจะมีผลทำให้วัตถุเคลื่อนที่แบบเลื่อนที่

                          2. แรงขนานต่างพวก คือแรงขนานที่กระทำต่อวัตถุในทิศทางตรงกันข้ามจะทำให้วัตถุเกิดการหมุน เราเรียกแรงประเภทนี้ว่า แรงคู่บวก
 

8. สมดุลสัมบูรณ์
                ถ้าวัตถุอยู่ในสมดุลต่อการเคลื่อนที่และสมดุลต่อการหมุน แสดงว่าวัตถุนั้นสมดุลสัมบูรณ์
 

9. เสถียรภาพของสมดุล
                ลักษณะของสมดุลแบ่งได้เป็น 3 แบบ คือ
                         1. สมดุลเสถียร วัตถุที่อยู่ในสมดุลเสถียรเมื่อได้รับแรงกระทำเพียงเล็กน้อยจะทำให้จุดศูนย์กลางมวลของวัตถุมีระดับสูงขึ้น แต่แนวของน้ำหนักไม่ออกนอกฐานวัตถุจึงกลับสู่สภาพเดิมได้
                           2. สมดุลสะเทิน วัตถุเมื่อได้รับแรงกระทำจะวางตัวอยู่ในลักษณะเดิม และจุดศูนย์กลางมวลยังอยู่ในลักษณะเดิม
                          3. สมดุลไม่เสถียร วัตถุที่อยู่ในสมดุลไม่เสถียรถ้าได้รับแรงกระทำเพียงเล็กน้อยจะทำให้จุดศูนย์กลางมวลลดระดับลงจากเดิม และเมื่อเอาแรงกระทำออกก็ไม่สามรถกลับสู่สภาพเดิมได้เพราะแนวของน้ำหนักออกนอกฐานไปแล้ว
 

10.การนำหลักการสมดุลไปประยุกต์
              หลักการสมดุลและโมเมนต์นำไปใช้ในชีวิตประจำวันมาก เช่น การก่อสร้าง ใช้คำนวณหาแรงรับและแรงกระทำต่อสิ่งต่างๆ หรือใช้กับเครื่องผ่อนแรงชนิดต่างๆ เป็นต้นว่า คาน กว้าน ไขควง

                                                                     จัดทำโดย

                                                          นาย  ปฏิภาณ    ทองอ่วม
                                                           นาย  กรมิษฐ์   เจนจิรวัฒน์
                                                             นาย  ภูพัทธ์   สิทธิภูมิมงคล
                                                              นาย  กฤษดา   สุนทรวุฒิไกล
                                                               นาย  กิตตินันท์   อัคคะภิญโญ

ม.4/1

โรงเรียนอัสสัมชัญธนบุรี