ข่าว O-NET/GAT/PAT
ข่าวการศึกษา
คะแนน แอดมิชชั่น
สูงสุด-ต่ำสุด
คณิตศาสตร์
วิทยาศาสตร์
ฟิสิกส์ - เคมี - ชีวะ
ฟิสิกส์
บทเรียนฟิสิกส์
ศัพท์ฟิสิกส์
แบบฝึกหัดฟิสิกส์
เคมี
ชีววิทยา
ภาษาอังกฤษ
ภาษาไทย
ดาราศาสตร์
ประวัติศาสตร์
มุมคนเก่ง
คลังข้อสอบเก่า
คลังความรู้หลักสูตรเก่า
I.Q. Tests
 

 

หน้าแรก | มุมนักเรียน | หน้าแรกฟิสิกส์-เคมี-ชีวะ | หน้าแรกฟิสิกส์ | บทเรียนฟิสิกส์

บทเรียนฟิสิกส์
   

สภาพสมดุลและสภาพยืดหยุ่น : สภาพสมดุล
 
ระดับชั้น : มัธยม 4

สภาพสมดุล

ในบทนี้น้องๆ จะได้เรียนเรื่องสภาพสมดุลและสภาพยืดหยุ่น ก่อนอื่นเรามาทราบความหมายของสภาพสมดุลก่อน สภาพสมดุล คือ สภาพที่วัตถุสามารถรักษาสภาพการเคลื่อนที่ให้คงเดิม เช่น อยู่นิ่ง คือ ทั้งไม่มีการเลื่อนตำแหน่งและไม่หมุน หรือเคลื่อนที่ในสภาพเดิม คือ จุดศูนย์กลางมวลเลื่อนด้วยอัตราเร็วคงที่และหมุนรอบแกนผ่านจุดศูนย์กลางมวลด้วยอัตราเร็วเชิงมุมคงที่ ในบทนี้จะศึกษาให้เข้าใจสภาพสมดุลโดยอาศัยกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน รวมถึงการศึกษาเงื่อนไขของแรง และโมเมนต์ของแรงที่ทำให้วัตถุอยู่ในสภาพสมดุล นอกจากนั้นน้องๆ จะได้ศึกษาเกี่ยวกับสภาพยืดหยุ่นของวัตถุในรูปต่างๆ

สภาพสมดุล

วัตถุทั้งหลายที่อยู่นิงในกรอบอ้างอิงเฉื่อย เช่น โคมไฟ บันไดที่พิงกำแพงอยู่ คาน ขื่อ และส่วนต่างๆ ของอาคาร ล้วนนับว่าวัตถุอยู่ในสภาพสมดุลสถิต (static equilibrium)

ทั้งนี้ หากประมาณว่าผู้สังเกตที่อยู่ที่ใดที่หนึ่งบนผิวโลกอยู่ในกรอบอ้างอิงเฉื่อย (ความจริงไม่เป็นกรอบอ้างอิงเฉื่อย เนื่องจากโลกหมุนรอบตัวเองและเคลื่อนที่ไปรอบดวงอาทิตย์) และวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว หรือหมุนด้วยความเร็วเชิงมุมคงตัว อาจกล่าวได้ว่า วัตถุเหล่านี้อยู่ในสภาพสมดุล หรือ สมดุล (equilibrium) สภาพสมดุลเกี่ยวข้องกับสภาพของแรงที่กระทำต่อวัตถุซึ่งอาจมีขนาดและมีรูปร่างคงเดิมที่ถือว่า เป็นวัตถุแข็งเกร็ง (Rigid body) เพื่อให้ง่ายต่อการศึกษาวิเคราะห์ จะพิจารณาในกรณีนี้ในตอนแรก แต่วัตถุจริง อาจมีการเปลี่ยนรูปได้เมื่อมีแรงกระทำนั่นคือ มีความยืดหยุ่น ส่วนใหญ่การเปลี่ยนรูปเกิดขึ้นน้อย อย่างไรก็ตาม เงื่อนไขของสมดุลจะเป็นเช่นเดิมตามกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันที่เรียนผ่านมาแล้ว วัตถุใดอยู่ในสภาพสมดุลได้ จะต้องมีแรงลัพธ์เป็นศูนย์ ดังนั้น เงื่อนไขของสมดุล โดยเฉพาะพิจารณาเกี่ยวกับการเลื่อนตำแหน่งของจุดศูนย์กลางมวลของวัตถุ นั่นคือ
  1. แรงลัพธ์กระทำต่อวัตถุเป็นศูนย์ถ้าให้ แทนแรงต่างๆ ที่กระทำต่อวัตถุ (i = 1 2 3 … n) ดังนั้น


    เมื่อพิจารณาเกี่ยวกับการหมุนของวัตถุ ซึ่งเรียนมาแล้วในบทของการเคลื่อนที่แบบหมุน วัตถุจะไม่หมุนหรือหมุนด้วยอัตราเร็วคงที่ ต่อเมื่อทอร์กหรือโมเมนต์ของแรงที่กระทำต่อวัตถุต้องเป็นศูนย์ ดังนั้น เงื่อนไขของสมดุลอีกข้อหนึ่ง คือ


  2. ผลรวมของทอร์กลัพธ์หรือโมเมนต์ลัพธ์กระทำต่อวัตถุรอบแกนหมุนใดๆ เป็นศูนย์ถ้าให้ แทนโมเมนต์ของแรง ดังนั้น


    เมื่อ Mi แทนโมเมนต์ของแรงรอบแกนใดแกนหนึ่ง ต่อไปจะศึกษาเงื่อนไขทั้งสองของสมดุลสถิตทั้งสองข้อ

ที่มาข้อมูล : หนังสือเรียนสาระการเรียนวิทยาศาสตร์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ฟิสิกส์ เล่ม 1
คู่มือครูสาระการเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติม ฟิสิกส์ เล่ม 1 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ม.4 สสวท 2544
จำนวนคนอ่าน 16430 คน
   
 

© 2000 - 2014 www.myfirstbrain.com All Rights Reserved