สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง


1,593 ผู้ชม


ท่านคงจะนึกว่าข้าพเจ้าพูดเล่น ถ้าข้าพเจ้าบอกท่านว่าท่านจะไม่สามารถลุกขึ้นจากเก้าอี้ในขณะที่ท่านนั่งอยู่ในท่าซึ่งเฉพาะท่าหนึ่ง แม้ว่าท่านจะไม่ได้ถูกมัดให้ติดกับเก้าอี้ ต่อไปนี้เราจะลองทำดูโดยนั่งลงบนเก้าอี้ในท่าเดียวกับเด็กผู้ชายนั่งในรูป   

สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง

ภาพประจำสัปดาห์   

จุดศูนย์ถ่วงกับน้ำหนัก คานงัดกับความดัน

พยายามลุกขึ้นยืน

         ท่านคงจะนึกว่าข้าพเจ้าพูดเล่น ถ้าข้าพเจ้าบอกท่านว่าท่านจะไม่สามารถลุกขึ้นจากเก้าอี้ในขณะที่ท่านนั่งอยู่ในท่าซึ่งเฉพาะท่าหนึ่ง แม้ว่าท่านจะไม่ได้ถูกมัดให้ติดกับเก้าอี้ ต่อไปนี้เราจะลองทำดูโดยนั่งลงบนเก้าอี้ในท่าเดียวกับเด็กผู้ชายนั่งในรูป

ไม่อาจลุกขึ้นยืนได้

 

ความสมดุล

ภาพกายกรรมจากจีนแดง  แสดงถึงระบบสมดุลได้อย่างดียิ่ง   แรงภายนอกแสดงด้วยลูกศรสีน้ำเงิน   น้ำหนักของนักกายกรรมหญิง  W1   และนักกายกรรมชาย  W2  แรงปฏิกิริยา  n      เมื่อรวมแรงทั้งหมดในระบบจะต้องเป็นศูนย์   และแรงบิดรวมก็ต้องเป็นศูนย์ด้วย

ตัวอย่าง     ส่วนหัวของเครื่องบินขนถ่ายสินค้ากำลังเชิดขึ้นสูงจากพื้น 9 m  ดังรูป   เพราะว่ารับน้ำหนักมากเกินไป  จุดศูนย์ถ่วงของเครื่องบินอยู่ที่ไหนจึงเกิดเหตุการณ์แบบนี้ได้

วิธีทำ

 

ตัวอย่าง   นักกีฬาใช้ธนูสมัยใหม่ดังรูป   ให้สังเกตตัวสเตบิไลเซอร์หรือตัวสร้างสมดุล (stabilizer)  ซึ่งมีลักษณะเป็นแท่งเรียวยาวติดอยู่ทางด้านหน้าของธนู   นักวิทยาศาสตร์บอกว่า ตัวสร้าง
สมดุลจะช่วยนักธนูขณะที่อยู่ในท่าง้างธนู ให้สามารถนิ่งอยู่ได้ดีกว่าและนานกว่า  คุณว่าจริงหรือไม่

เหตุผล

เราให้แกนหมุนอยู่บนหัวไหล่ของนักยิงธนู (จุดดำ)  ความเร่งเชิงมุมที่เกิดรอบแกนนี้จะทำให้มือของนักยิงไม่นิ่ง  จากกฎข้อที่สองของนิวตัน ความเร่งเชิงมุม  a =     โดยมีโมเมนต์ความเฉื่อย  I  เป็นตัวหาร  แสดงว่าถ้า  I  มีค่ามาก a  จะมีค่าน้อย  ดังนั้น  นักวิทยาศาสตร์จึงติดตัว สร้างสมดุลเพื่อเพิ่มโมเมนต์ความเฉื่อยให้กับธนู  แต่น้ำหนักของคันธนูไม่ควรจะมากเกินไป  ไม่เช่นนั้นนักกีฬาจะยกไม่ไหว  วิธีที่จะสร้างโมเมนต์ความเฉื่อยให้ได้มากสุดแต่ต้องให้น้ำหนักเบาที่สุดก็คือทำเป็นแท่งเรียวยาวให้มวลห่างจาก

จุดหมุนมากที่สุดดังรูปนั่นเอง


การทดลองเสมือนจริง 

เรียงกล่อง

      ในห้องทดลองนี้จะมีหนังสือกองอยู่ทั้งหมด 13   เล่ม      คุณสามารถเลื่อนหนังสือแต่ละเล่มหรือทั้งกองได้โดยใช้เมาส์คลิกและลาก   หรือจะใช้ลูกศรของคีย์บอร์ดก็ได้   

คำถาม      ให้คุณเลื่อนหนังสือเล่มบนให้ออกจากขอบโต๊ะให้ไกลจากขอบโต๊ะมากที่สุด   โดยหนังสือต้องไม่ล้ม  (crash)   ตัวเลขที่ปรากฎทางด้านขวา  คือตำแหน่งของหนังสือ   กดที่นี่หรือรูปภาพเพื่อเข้าสู่การทดลอง


สารบัญกระดานฟิสิกส์ราชมงคล

ภาพคนงานกำลังขนกล่องอันมากมาย  เขาใช้ขาขวายันรถเข็นไว้  และเอนไปข้างหลัง   คุณว่าภาพนี้คนงานพยายามสร้างความสมดุลได้อย่างไร   จงอธิบายลงใน    กระดานฟิสิกส์ราชมงคลใหม่

วันที่หอเอนเมืองปิซาตั้งตรง

ข้อมูลเด่นของหอเอนเมืองปิซา

  • หอคอยสูงเกือบ 56  เมตร  และส่วนยอดโน้มเอน  4.5  เมตร

  • ตามตำนาน กาลิเลโอทิ้งลูกปืนใหญ่หลายลูกในช่วงคิดค้นทฤษฎีว่าด้วยแรงโน้มถ่วง

  • ในวันอากาศร้อน  ด้านหนึ่งของหอคอยจะร้อนกว่าปกติและเป็นเหตุให้ตัวหอเอียงเอนมากยิ่งขึ้น

อ่านต่อครับ


การทดลองเสมือนจริง 

เกี่ยวกับทอร์ก

ใบบันทึกผล

 กดเครื่องหมาย ที่  

กำหนดมวล  M   และระยะ  WP  ด้วยตนเอง  4  ค่า (มีตัวอย่างให้ดู  1ค่า ) บันทึกค่าแรงบนสปริงและระยะ PS  ที่ได้

วิธีคำนวณ  

โมเมนต์ตามเข็ม   =   แรงบนสปริง x PS

โมเมนต์ทวนเข็ม   =   M x WP   คลิกเข้าสู่การทดลอง


หนังสืออิเล็กทรอนิกส์เรื่องสมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง


M (นิวตัน)  WP (cm) แรงบนสปริง (นิวตัน) PS (cm) โมเมนต์ตามเข็ม

(N.cm)

โมเมนต์ทวนเข็ม

(N.cm)

5 45.7 4.44 51.4 228.21 228.5
           
           
           
           

สภาพสมดุล

จาก  ฟิสิกส์ 1  ของ ผศ. กีรติ  ลีวัจนกุล และ อ.วลัยรัตน์ ลีวัจนกุล


แผ่นใสการเรียนการสอน

 

การเคลื่อนที่ในแบบหมุน

  แผ่นใส powerpoint  จำนวน  5  แผ่น คลิกครับ  ของ  ดร.  สมพงษ์  เลี่ยงโรคาพาธ

วีดีโอการเรียนการสอน

 

ที่มา : https://www.sahavicha.com/?name=knowledge&file=readknowledge&id=814

อัพเดทล่าสุด