นำเสนอ แรงและสมดุลของแรง

สมดุล Equilibrium นิค วจู ิซิค (Nick Vujicic)

มาแว้นแบบนีด้ กี ่าม้ัยพี่ี

สภาีสมดุล สภาีสมดุล คือ อะไร ? ตวั อยพ่าง วตั ถุอยพู่น่ิงๆ วตั ถุทก่ี าลงั เคลื่อนทด่ี ้วยพความเร็วคงที่ วตั ถุทไ่ี ม่หมนุ วตั ถุทกี่ าลงั หมนุ ด้วยพอตั ราเร็วเชิงมมุ คงท่ี จากกฎข้อที่ 1 กล่าวได้ว่า การท่วี ตั ถุไม่เปลย่ี พนสภาีการ เคล่ือนที่หรือรักษาสภาีการเคล่ือนท่ี เราเรียพกว่า สมดุล แบ่งเป็ น 2 ชนิด คือ สมดุลสถติ และสมดุลจลน์

กล่าวได้ว่า ภาวะการสมดุลของวตั ถุ คือ ภาวะการอยพู่น่ิง ของวตั ถุ ณ ภาวะนีว้ ตั ถุจะไม่มกี ารเคลื่อนทแี่ ละไม่มกี ารหมุน ดงั น้ัน วตั ถุจะสมดุลได้กต็ ่อเม่ืออยพู่ภายพใต้เง่ือนไขต่อไปนี้ วตั ถุไม่มกี ารเคลื่อนท่ี แสดงว่า ∑Fx = 0 และ ∑Fy = 0 วตั ถุไม่มกี ารหมุน แสดงว่า ∑M = 0

Equilibrium

การสมดลุ ของเทหวตั ถุในลกั ษณะต่างๆ ลกั ษณะการสมดลุ ของวตั ถุแบ่งออกเป็ น 3 ประเภท คือ 1. สมดลุ เสถียพรภาี (Stable Equilibrium) คือ การสมดลุ ของวตั ถุ ซึ่งมฐี านรองรับอยพ่างมน่ั คง เมื่อได้รับ ความกระทบกระเทือนให้เอยี พงเซไป เลก็ น้อยพกไ็ ม่ล้ม คงกลบั เข้าสู่สภาีเดมิ ได้เม่ือหยพดุ แรงกระทาแล้ว เช่น รูป กรวยพทเี่ อาฐานต้งั กบั ีืน้ ต๊กุ ตาล้มลุก

2. สมดลุ แบบไม่เสถียพรภาี (Unstable Equilibrium) คือการสมดุลของวตั ถุซ่ึงเม่ือได้รับความกระทบกระเทือนเียี พง เลก็ น้อยพ วตั ถุน้ันกจ็ ะอยพู่ในตาแหน่งอื่นไม่กลบั มาอยพู่ในตาแหน่ง สมดุลดงั เดมิ เช่น รูปกรวยพทเ่ี อายพอดลง เหรียพญบาททเี่ อาขอบต้งั

3. สมดุลแบบสะเทิน (Neutral Equilibrium) คือ การสมดุลของ วัตถุซ่ึงเม่ือได้รับความกระเทือน วัตถุจะเป็ นเียี พงเปลยี่ พนตาแหน่งทส่ี ัมผสั กบั ีืน้ และวตั ถุจะยพงั คงอยพู่ในลกั ษณะเดมิ เช่น รูปกรวยพทีเ่ อาข้างลง ทรงกระบอกท่ีวางตามนอน

สมดุลของแรง 3 แรง เม่ือมแี รง 3 กระทาต่อวตั ถุ วตั ถุจะสมดลุ ได้จะต้องอยพู่ ภายพใต้เงื่อนไขคือ 1. แรงท้งั สามต้องอยพู่ในระนาบเดยี พวกนั 2. แรงลีั ธ์ = 0 3. แรงท้งั สามต้องีบกนั ทจี่ ดุ เดยี พวกนั หรือแรงท้งั สาม ต้องขนานกนั

ทฤษฎีของลามี หรือ กฎของไซน์ “เมอื่ มแี รง 3 แรง กระทำ ต่อวัตถโุ ดยแนวแรงทัง้ สำมตดั กัน วตั ถุอย่ใู นสภำพสมดุล แลว้ อัตรำส่วนระหว่ำงแรงกับค่ำ sin ของมุมทอี่ ยตู่ รงขำ้ มกับแรงย่อม เท่ำกันทงั้ 3 คู่”

บทแทรกของทฤษฎบี ทของลามี “เม่ือมีแรง 3 แรงมากระทาร่วมกนั ทว่ี ตั ถุหน่ึงโดยแนว แรงทง้ั สามผ่านจดุ เดยี วกนั และเกดิ สภาพสมดุลแล้ว รูป สามเหลีย่ มใดกต็ ามทมี่ ดี ้านท้งั สามตงั้ ฉากกบั แนวทิศของแรงทั้ง สามน้ันตามลาดบั แล้วอตั ราส่วนของแรงต่อด้านของ สามเหลี่ยมทต่ี ง้ั ฉากกบั แรงน้ันมีค่าเท่ากนั ”

ทฤษฎสี ามเหลยี่ พมแทนแรง “เมอื่ มแี รง 3 แรง กระทำต่อวัตถุ โดยแนวแรงผ่ำนจุด เดยี ว แลว้ วัตถอุ ย่ใู นสภำพสมดุล ขนำดและทศิ ทำงของแรงทั้งสำม แทนไดด้ ว้ ยดำ้ นทัง้ สำมของสำมเหลยี่ มทมี่ ดี ำ้ นทงั้ สำมขนำนกับแนว แรงทัง้ สำมตำมลำดบั ” จากรูป ΔABC เป็ นสามเหลีย่ มแทนแรง โดย ดา้ น BC แทนแรง P (BC 丄 P) ดา้ น AC แทนแรง Q (AC 丄 Q) ดา้ น AB แทนแรง R (AB 丄 R)

ประเภทของแรงชนดิ ต่างๆ 1. แรงในระนาบเดียวกนั (Coplanar Force) คือ แรงยอ่ ยหลายๆ แรง ที่ อยู่ในระนาบเดียวกนั

ป้ ั นจนั ่

3. แรงที่ออกจากจุดเดียวกนั หรือแรงทีต่ ดั กนั ที่จุด เดียวกนั (Concurrent Force) T N N N mg T mg mg

Fx 4. แรงที่ตดั กนั คนละจุด(Non- Fy Concurrent Force) คือแรงยอ่ ยหลาย T แรงทีไ่ ม่ไดต้ ดั กนั ทีจ่ ุดเดียวกนั m mg

5. แรงขนาน(Parellel Force) คือแรงย่อยหลายแรงที่ มแี นวแรงขนานกนั แบ่งออกเป็ น 2 ประเภท คือ 1. แรงขนานพวกเดียวกนั คือ แรงขนานที่มีทิศไปทางเดียวกนั 2. แรงขนานต่างพวกกนั คือ แรงขนานทีม่ ีทิศตรงขา้ มกนั

6. แรงคู่ควบ (Couple Force) คือแรงขนานต่างพวกทีม่ ีขนาดของ แรงเท่ากนั F F