บทที่ 8 สภาพสมดุลและสภาพยืดหยุ่น

สภาพสมดุล

สภาพสมดุล (equilibrium ) คือภาวะที่วัตถุรักษาสภาพการเคลื่อนที่ให้คงเดิมได้ เช ่นตู้

วางนิ่งๆ บนพื้น ,รถยนต์วงิ่ ดว้ยความเร็วคงที่ , ลอ้หมนุ ดว้ยความเร็วคงตัว เป็นตน้

 8.2 สมดุลต่อการเคลื่อนที่

สมดุลต่อการเคลื่อนที่( translational equilibrium )คือภาวะที่วัตถุไม ่เคลื่อนที่ (อยูน่ ิ่งๆ)

หรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว เชน่ ตูว้างนิ่งๆ บนพื้น ,รถยนต์วงิ่ ดว้ยความเร็วคงที่ เป็ นต้น

สมดุลต่อการเลื่อนที่ จะเกิดเมื่อแรงลัพธ์ที่กระท าต่อวัตถุมีค่าเป็ นศูนย์ ( ∑F = 0 )

 หรือเกิดเมื่อ ผลรวมของแรงที่มีทิศไปทางซ้าย = ผลรวมของแรงที่มีทิศไปทางข้างขวา

 F

ไปทางซ้าย = F

ไปทางขวา

พร้อมกนัน้ัน ผลรวมของแรงที่มทีิศข้ึน = ผลรวมของแรงที่มีทิศลง

                                          Fทิศข้ึน= Fทิศลง

อ่านเพิ่มเติม

  สภาพยืดหยุ่น (elasticity)

สมบัติของวัตถุที่เปลี่ยนแปลงรูปร่างได้เมื่อมีแรงกระทำ และจะกลับคืนสู่รูปร่างเดิมได้เมื่อหยุดออกแรงกระทำต่อวัตถุนั้น ตัวอย่างวัสดุที่มีสภาพยืดหยุ่น เช่น ฟองน้ำ
           สมบัติสภาพยืดหยุ่นของวัสดุ มีประโยชน์ในงานทางช่างและทางอุตสาหกรรมเป็นอย่างยิ่ง เช่น ในการเลือกวัสดุเพื่อใช้เป็นโครงสร้างอาคารสะพาน หรือชิ้นส่วนของเครื่องกล วิศวกรหรือผู้ออกแบบจะต้องพิจารณาสมบัติสภาพยืดหยุ่นของวัสดุที่จะนำมาใช้ประโยชน์ให้เหมาะสมกับงาน วัสดุหลายชนิดมีทั้งสภาพยืดหยุ่นและสภาพพลาสติกในตัวเอง โดยมีสภาพยืดหยุ่นเมื่อแรงกระทำน้อย ๆ และมีสภาพพลาสติกเมื่อมีแรงกระทำมาก ๆ
            สภาพยืดหยุ่นของของแข็ง   เป็นสมบัติของของแข็งที่มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างเมื่อมีแรงมากระทำ  แบ่งออกเป็น 2 ประเภท  คือ อ่านเพิ่มเติม

บทที่ 7 การเคลื่อนที่แบบหมุน

 การเคลื่อนที่แบบหมุน

ตอนที่ 1 การขจัดเชิงมุม ความเร็วเชิงมุม และ ความเรงเชิงมุม
 การกระจัดเชิงมุม (θ ) คือ มุมที่กวาดไป (เรเดียน)
 ความเร็วเชิงมุมเฉลี่ย (ω ) คืออัตราสวนของการ
 ขจัดเชิงมุมตอเวลาที่ใชกวาดมุมนั้น ( rad / s )
 ω เฉลี่ย = t
θ
 และ ω = T
2π , ω = 2π f T คือ คาบของการเคลื่อนที่ (วินาที)
 f คือ ความถี่ของการเคลื่อนที่ (Hz)

1. ลอหมุนอันหนึ่ง หมุนได 25 เรเดียน ในเวลา 10 วินาที จงหาอัตราเร็วเชิงมุมเฉลี่ยของ
การหมุนลอนี้ ( 2.5 rad /s )
วิธีทํา
 ความเรงเชิงมุม (α ) คือ อัตราสวนของความเร็วเชิงมุมที่เปลี่ยนตอเวลาที่ใช ( rad / s2 )
 α = t
ω −ωo
ความเร็วและความเรงเชิงมุม ถือเปนปริมาณเวกเตอรสามารถหาทิศทางได โดยใชกฎ
มือขวา โดยใชมือขวากําแกนหมุน แลวใหนิ้วทั้งสี่วนตามการเคลื่อนที่ นิ้วหัวแมมือ
จะชี้ทิศของ การกระจัดความเร็ว และ ความเรงเชิงมุมทันที
2. ลออันหนึ่ง ในตอนแรกหมุนดวยความเร็วเชิงมุมคงตัว 50 เรเดียน/วินาที ตอมาลดลง
เหลือ 10 เรเดียน/วินาที ในเวลา 10 วินาที จงหาความเรงเชิงมุม อ่านเพิ่มมเติม

บทที่ 6 โมเมนตัมและการชน

โมเมนตัมและการชน

โมเมนตัม หมายถึง ความสามารถในการเคลื่อนที่ของวัตถุ ซึ่งมีค่าเท่ากับผลคูณระหว่างมวลและความเร็วของวัตถุ มวลเป็นปริมาณสเกลาร์ แต่ความเร็วเป็นปริมาณเวกเตอร์ เมื่อนำปริมาณทั้งสองเข้าคูณด้วยกัน ถือว่าปริมาณใหม่เป็นปริมาณเวกเตอร์เสมอ ฉะนั้นโมเมนตัมจึงเป็นปริมาณเวกเตอร์ คือมีทั้งขนาดและทิศทาง

ถ้าวัตถุเคลื่อนที่อยู่ในกรอบอ้างอิงใด ๆ ก็ตาม วัตถุนั้นจะมีโมเมนตัมอยู่ในกรอบอ้างอิงนั้น ๆ ค่าของโมเมนตัมของวัตถุจะขึ้นอยู่กับสองตัวแปร คือมวลกับความเร็วดังที่ได้กล่าวมาแล้ว ความสัมพันธ์ของตัวแปรทั้งสองเขียนได้เป็น:

โมเมนตัม = มวล × ความเร็ว

ในวิชาฟิสิกส์ สัญลักษณ์ของโมเมนตัมคือตัวอักษร p ดังนั้นอาจเขียนสมการข้างบนใหม่ได้เป็น:

\mathbf{p}= m \mathbf{v}
โดยที่ m แทนมวล และ v แทนความเร็ว หน่วยเอสไอของโมเมนตัม คือ กิโลกรัม เมตรต่อวินาที (kg m/s) ความเร็วของวัตถุจะให้ทั้งขนาด (อัตราเร็ว) และทิศทาง โมเมนตัมของวัตถุขึ้นอยู่กับความเร็ว จึงทำให้เป็นปริมาณเวกเตอร์

การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของวัตถุ เราเรียกว่า การดล ซึ่งหาได้จาก มวล × การเปลี่ยนแปลงความเร็ว หรือ แรงที่กระทำต่อวัตถุ × เวลาที่แรงนั้นกระทำ

m \Delta \mathbf{v}= \mathbf{F} \Delta t
อ่านเพิ่มเติม

บทที่ 5 งานและพลังงาน

งานและพลังงาน

งาน (work)

          งาน (work) คือ  ผลของแรงที่กระทำต่อวัตถุแล้วทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปตามแนวราบ งานเป็นปริมาณที่สามารถคำนวณได้จากความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้

                                          งาน  =   แรง (นิวตัน) x  ระยะทาง (เมตร)

           เมื่อ     W  คือ  งาน  มีหน่วยเป็นจูล ( J ) หรือนิวตันเมตร (N-m)
                      F   คือ  แรงที่กระทำ  มีนหน่วยเป็นนิวตัน ( N )
                      s   คือ  ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ไปตามแนวราบ  มีหน่วยเป็นเมตร ( m )

                      จะได้สูตรคำนวณหางาน คือ      F  =  W x s    

ตัวอย่าง  วินัยออกแรงยกกล่องด้วยแรง  30  นิวตัน  แล้วเดินขึ้นบันได  5  ขั้น แต่ละขั้นสูง 20 เซนติเมตรงานที่วินัยทำจากการยกกล่องขึ้นบันไดมีค่าเท่าใด

วิธีทำ    จากโจทย์ความสูงของขั้นบันใด              =   5 x 20
                                                                         =   100 cm
                                                                         =   1  m
               จากสูตร                                     W    =   F x s
                                                                         =  30 x 1
                                                                         =  30  J
                              ตอบ  วินัยทำงานจากการลากกล่องได้  30  จูล

พลังงาน ( energy )

 พลังงาน (energy) คือ  ความสามารถในการทำงานได้ของวัตถุหรือสสารต่าง ๆ   พลังงานสามารถทำให้สสารเกิดการเปลี่ยนแปลงได้  เช่น ทำให้สสารร้อนขึ้น เกิดการเคลื่อนที่  เปลี่ยนสถานะเป็นต้น
         พลังงานที่นำมาใช้ในชีวิตประจำวันมีหลายรูปแบบ เช่น  พลังงานกล  พลังงานความร้อน พลังงานไฟฟ้า  พลังงานแสง  พลังงานเคมี พลังงานนิวเคลียร์  เป็นต้น
         หน่วยของพลังงาน   พลังงานมีหน่วยเป็นจูล (J)

ประเภทของพลังงาน

พลังงานแบ่งออกเป็น  6 ประเภท ตามลักษณะที่เห็นได้ชัดเจน ซึ่งได้แก่
        1.  พลังงานเคมี (Chemical Encrgy)
        2.  พลังงานความร้อน (Thermal Energy)
        3.  พลังงานกล (Mechanical Energy)
        4.  พลังงานจากการแผ่รังสี (Radiant Energy)
        5.  พลังงานไฟฟ้า (Electrical Energy)
        6.  พลังงานนิวเคลียร์ (Nuclear Energy)    อ่านเพิ่มเติม