สภาพสมดุล (Equilibrium)

 นิยาม / เงื่อนไขของสมดุล / โมเมนต์ของแรงหรือทอร์ก / แรงคู่ควบ โมเมนต์คู่ควบ / ผลรวมของโมเมนต์  

เสถียรภาพของสมดุล / กฎของฮุก / การได้เปรียบเชิงกล


 

สภาพสมดุล (Equilibrium) คือ สมดุลที่เกิดขึ้นในขณะที่ วัตถุอยู่ในสภาพนิ่ง หรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว ถ้าแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุมีค่าเป็นศูนย์
สภาพสมดุลของวัตถุ คือ การคงสภาพของวัตถุแบ่งได้ 2 กรณีคือ

         1.สภาพสมดุลสถิต (Static equilibrium) คือ สภาพสมดุลของวัตถุหรือสิ่งก่อสร้างที่อยู่นิ่ง เช่น สะพาน เขื่อน
          2.สภาพสมดุลจลน์ (Kinetic equilibrium) คือ สภาพสมดุลของวัตถุที่เครื่องที่ด้วยความเร็วคงตัว เช่น รถไฟ เครื่องบิน ที่กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว
สมดุลจะแบ่งเป็น 3 ชนิด
1. สมดุลต่อการเลื่อนที่ คือ วัตถุอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ ด้วยความเร็วคงตัว
  1. สมดุลสถิต (Static Equilibrium) เป็นสมดุลของวัตถุขณะอยู่นิ่ง
  2. สมดุลจลน์ (Kinetic Equilibrium) เป็นสมดุลของ วัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ (a = 0)
 
2. สมดุลต่อการหมุน คือ วัตถุมีอัตราการหมุนคงตัว
3. สมดุลสัมบูรณ์ คือ วัตถุต้องอยู่ในสมดุลต่อการเลื่อนที่ และสมดุลต่อการหมุนพร้อมกัน

เงื่อนไขของสมดุล

1. สมดุลเนื่องจากแรง 2 แรง
 1. แรงทั้งสองต้องมีขนาดเท่ากัน แต่ทิศทางตรงข้ามกัน
 2. แนวแรงทั้งสองต้องพบกันที่จุดๆ เดียว หรือ แนวแรงทั้ง 2ต้องต่อเป็นเส้นตรงเดียวกัน

 

2. สมดุลเนื่องจากแรง 3 แรง แยกออกเป็น 2 กรณี
 1. แนวแรงทั้ง 3 ขนานกัน
  1. แรงลัพธ์ของแรงทั้ง 3 ต้องเป็นศูนย์
  2. แนวแรงทั้งสาม ต้องอยู่ในระนาบเดียวกันเสมอ
  3. แนวแรงทั้งสามไม่จำเป็นต้องพบกันที่จุดๆเดียว

2. แนวแรงทั้ง 3 ไม่ขนานกัน
  1. แรงลัพธ์ของแรงทั้ง 3 ต้องเป็นศูนย์
  2. แนวแรงทั้งสาม ต้องอยู่ในระนาบเดียวกันเสมอ
  3. แนวแรงทั้งสามต้องพบกันที่จุดๆหนึ่งเท่านั้น

3. สมดุลของแรงมากกว่า 3 แรง
 1. แนวแรงไม่จำเป็นต้องอยู่ในระนาบเดียวกัน
 2 .แนวแรงอาจจะไม่พบกันที่จุดๆเดียว
 3. แต่แรงลัพธ์ของแรงทั้งหมดที่กระทำต่อวัตถุต้องเป็นศูนย์

โมเมนต์ของแรงหรือทอร์ก (moment of force or  torque)

หน่วยเป็นนิวตัน.เมตร (N.m)
เมื่อวัตถุอยู่ในสภาวะสมดุล คือ ไม่มีการหมุน พบว่า 

 
แรงคู่ควบ โมเมนต์คู่ควบ
แรงคู่ควบ คือ แรงสองแรงที่กระทำต่อวัตถุ โดยแรงทั้งสองที่ขนาดเท่ากัน แนวแรงขนานกัน แต่ทิศทางตรงข้ามกัน

" แรงคู่ควบ จะมีแรงลัพธ์เป็นศูนย์เสมอ ดังนั้น แรงคู่ควบจะทำให้วัตถุอยู่ในสมดุลต่อการเคลื่อนที่เสมอ"
โมเมนต์คู่ควบ คือ เมื่อมีแรงคู่ควบกระทำต่อวัตถุ วัตถุจะเกิดการหมุน ดังนั้นโมเมนต์แรงคู่ควบ หาจาก
ผลรวมของโมเมนต์ 
หลักที่นำมาใช้ในการคำนวณในกรณีที่วัตถุสมดุลต่อการเลื่อนที่ คือ
1. แตกแรง 
 

2. ทฤษฎีลามี (กฎของ sine)
แรง 3 แรงมากระทำกันที่จุด ๆ หนึ่ง และอยู่ในภาวะสมดุล อัตราส่วนของแรงต่อ sin ของมุมตรงข้ามย่อมมีค่าเท่ากัน

 
 
3. สามเหลี่ยมแทนแรง
ถ้ามีแรง 3 แรงกระทำร่วมกันที่จุด ๆ หนึ่ง และอยู่ใน ภาวะสมดุลโดยทิศของแรงทั้ง 3 แรงตั้งฉากกับด้านทั้ง 3
ของสามเหลี่ยมจะได้อัตราส่วนขนาดของแรงต่อด้านที่แรงนั้นตั้งฉากอยู่ 
เสถียรภาพของสมดุล(Stability of balance)     
     เสถียรภาพของสมดุลสามารถแบ่งได้ดังนี้
   1.สมดุลเสถียร  คือสภาพสมดุลของวัตถุซึ่งมีลักษณะที่วัตถุสามารถกลับสู่สภาพสมดุลที่ตำแหน่งเดิมได้ โดยเมื่อแรงกระทำกับวัตถุที่อยู่ในสมดุลเสถียร
จุดศูนย์ถ่วงจะอยู่สูงกว่าระดับเดิม แต่เมื่อเอาแรงออก วัตถุจะกลับสภาพเดิม
   2. สมดุลสะเทิน  คือสภาพสมดุลของวัตถุที่อยู่ในลักษณะสามารถคงสภาพสมดุลอยู่ได้ โดยมีตำแหน่งสมดุลที่เปลี่ยนไป
   3. สมดุลไม่เสถียร  คือ สภาพสมดุลของวัตถุที่อยู่ในลักษณะที่ไม่สามารถกลับสู่สภาพเดิมได้ 

กฎของฮุก(Hook's law)

กฏของฮุค (Hooke's Law) กล่าวไว้ว่า ระยะยืดของวัตถุจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงที่ใช้ยึดวัตถุนั้น โดยวัตถุจะยืดได้ไม่เกิน จุดจำกัดของสัดส่วน ถ้าหากวัตถุยืดเกินไปจากจุดนี้ก็จะเข้าสู่ ขีดจำกัดสภาพยืดหยุ่น วัตถุนั้นจะหยุดการยืดหยุ่นและไม่สามารถคืนสู่สภาพเดิมได้อีก

ตาชั่งสปริง (Spring Balance)

เป็นเครื่องมือวัดแรง ที่วัดตามกฎของฮุค

การได้เปรียบเชิงกล (MA)
คือ ปริมาณที่ได้จาการเปรียบเทียบระหว่างแรงต้านทาน(W) กับ แรงพยายาม(P)
                แรงต้านทาน เป็นแรงที่กระทำบนวัตถุ เพื่อทำให้วัตถุเกิดการเปลี่ยนแปลง
                แรงต้านทาน เป็นแรงที่ต่อต้านการกระทำของแรงภายนอก
การได้เปรียบเชิงกล แบ่งออกเป็น 2ชนิด
 1.การได้เปรียบเชิงกลทางปฎิบัติ (Actual M.A) 

 
2.การได้เปรียบเชิงกลทางทฤษฎี (Theoretical M.A)
ถ้าเป็นเครื่องกลสมบูรณ์ จะมี M.A ทางปฎิบัติ = M.A ทางทฤษฎี
สร้างโดย: 
นางสาวรุจิวรรณ ลิขิตรุ่งเรือง และ นางสาวสุชญา เจียนโภคกุล

มหาวิทยาลัยศรีปทุม ผู้ใหญ่ใจดี
 

 ช่วยด้วยครับ
นักเรียนที่สร้างบล็อก กรุณาอย่า
คัดลอกข้อมูลจากเว็บอื่นทั้งหมด
ควรนำมาจากหลายๆ เว็บ แล้ววิเคราะห์ สังเคราะห์ และเขียนขึ้นใหม่
หากคัดลอกทั้งหมด จะถูกดำเนินคดี
ตามกฎหมายจากเจ้าของลิขสิทธิ์
มีโทษทั้งจำคุกและปรับในอัตราสูง

ช่วยกันนะครับ 
ไทยกู๊ดวิวจะได้อยู่นานๆ 
ไม่ถูกปิดเสียก่อน

ขอขอบคุณในความร่วมมือครับ

อ่านรายละเอียด

ด่วน...... ขณะนี้
พระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ (ฉบับที่ 2) พ.ศ. 2558 
มีผลบังคับใช้แล้ว 
ขอให้นักเรียนและคุณครูที่ใช้งาน
เว็บ thaigoodview ในการส่งการบ้าน
ระมัดระวังการละเมิดลิขสิทธิ์ด้วย
อ่านรายละเอียดที่นี่ครับ

 

สมาชิกที่ออนไลน์

ขณะนี้มี สมาชิก 0 คน และ ผู้เยี่ยมชม 591 คน กำลังออนไลน์