"ยัยตัวน้อย": สมดุลที่น่ารู้

สมดุลกล
สภาพสมดุล (Equilibrium) คือ สมดุลที่เกิดขึ้นในขณะที่

วัตถุอยู่ในสภาพนิ่ง หรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว

สมดุลสัมบูรณ์
absolute equilibrium สภาวะที่วัตถุที่อยู่ทั้งในสมดุลต่อการเลื่อนที่และสมดุลต่อการหมุน
สมดุลของแรง 3 แรงเมื่อมีแรง 3 กระทำต่อวัตถุ วัตถุจะสมดุลได้จะต้องอยู่ภายใต้เงื่อนไขคือ
1. แรงทั้งสามต้องอยู่ในระนาบเดียวกัน
2. แรงลัพธ์ = 0
3. แนวแรงทั้งสามต้องพบกันที่จุดเดียวกัน
โมเมนต์ของแรงคู่ควบ
moment of couple
โมเมนต์ของแรงคู่ควบใด ๆ มีขนาดเท่ากับผลคูณของแรงใดแรงหนึ่งกับระยะทางตั้งฉากระหว่างแนวแรงทั้งสอง ซึ่งทิศการหมุนขึ้นอยู่กับทิศของแรงคู่ควบนั้น

เสถียรภาพของสมดุล(Stability of balance)
เสถียรภาพของสมดุล เสถียรภาพของสมดุลสามารถแบ่งได้ดังนี้
1.สมดุลเสถียร คือสภาพสมดุลของวัตถุซึ่งมีลักษณะที่วัตถุสามารถกลับสู่สภาพสมดุลที่ตำแหน่งเดิมได้ โดยเมื่อแรงกระทำกับวัตถุที่อยู่ในสมดุลเสถียร จุดศูนย์ถ่วงจะอยู่สูงกว่าระดับเดิม แต่เมื่อเอาแรงออก วัตถุจะกลับสภาพเดิม
2. สมดุลสะเทิน คือสภาพสมดุลของวัตถุที่อยู่ในลักษณะสามารถคงสภาพสมดุลอยู่ได้ โดยมีตำแหน่งสมดุลที่เปลี่ยนไป
3. สมดุลไม่เสถียร คือ สภาพสมดุลของวัตถุที่อยู่ในลักษณะที่ไม่สามารถกลับสู่สภาพเดิมได้

ภาพประกอบโจทย์ฟิสิกส์....

สภาพสมดุล (Equilibrium) คือ สมดุลที่เกิดขึ้นในขณะที่

วัตถุอยู่ในสภาพนิ่ง หรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว ถ้า
แรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุมีค่าเป็นศูนย์ สมดุลจะแบ่งเป็น
1. สมดุลสถิต (Static Equilibrium) เป็นสมดุลของ
วัต ถุขณะอยู่นิ่ง
2. สมดุลจลน์ (Kinetic Equilibrium) เป็นสมดุลของ
วัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ (a = 0) เมื่อพิจารณาการ
เคลื่อนที่เป็นหลัก จะมีเงื่อนไขสมดุลอยู่ 2 อย่างคือ
1. สมดุลต่อการเลื่อนที่ คือ วัตถุอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่
ด้วยความเร็วคงตัว จะมีค่า

2. สมดุลต่อการหมุน คือ วัตถุมีอัตราการหมุนคงตัว
ผลรวมของโมเมนต์

หลักที่นำมาใช้ในการคำนวณในกรณีที่วัตถุสมดุลต่อการ
เลื่อนที่ คือ
1. แตกแรง

ผลรวมของแรงทางด้านขวา = ผลรวมของ
แรงทางด้านซ้าย

ผลรวมของแรงทางด้านบน = ผลรวมของ
แรงทางด้านล่าง

2. ทฤษฎีลามี (กฎของ sine)
แรง 3 แรงมากระทำกันที่จุด ๆ หนึ่ง และอยู่ในภาวะ
สมดุล อัตราส่วนของแรงต่อ sin ของมุมตรงข้ามย่อมมีค่า
เท่ากัน

3. สามเหลี่ยมแทนแรง
ถ้ามีแรง 3 แรงกระทำร่วมกันที่จุด ๆ หนึ่ง และอยู่ใน
ภาวะสมดุลโดยทิศของแรงทั้ง 3 แรงตั้งฉากกับด้านทั้ง 3
ของสามเหลี่ยมจะได้อัตราส่วนขนาดของแรงต่อด้าน
ที่แรงนั้นตั้งฉากอยู่

แรงเสียดทาน
ลักษณะของแรงเสียดทาน
1. ไม่ขึ้นกับจำนวนพื้นที่ผิวสัมผัส
2. ไม่ขึ้นกับความเร็วที่วัตถุเคลื่อนที่ และมีทิศตรง
ข้ามการเคลื่อนที่ของวัตถุ
3. ขึ้นอยู่กับแรงที่วัตถุกดพื้นในแนวตั้งฉาก หรือ
แรงปฏิกิริยาของ พื้นในแนวตั้งฉาก
4. ขึ้นกับพื้นผิวสัมผัส เช่น ขรุขระ หรือเรียบ
แรงเสียดทานแบ่งเป็น 2 ชนิด คือ
1. แรงเสียดทานสถิต (fs) เป็นแรงเสียดทานที่เกิดขึ้น
ในขณะที่วัตถุอยู่นิ่ง จนถึงเริ่มต้นเคลื่อนที่

fs = แรงเสียดทาน หน่วยเป็นนิวตัน

= สัมประสิทธิแรงเสียดทานสถิต
N = แรงต้านของพื้นในแนวตั้งฉาก หน่วยเป็นนิวตัน
2. แรงเสียดทานจลน์ (fk) เป็นแรงเสียดทานขณะวัตถุ
กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว ซึ่งจะมีค่าน้อยกว่าแรง
เสียดทานสถิต