สมดุลกล คืออะไร?

    “สมดุลกล” (Mechanical Equilibrium) คือ สภาพที่วัตถุพยายามรักษาสภาพการเคลื่อนที่ให้คงเดิมไว้ได้ เช่น รถที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่, รถที่จอดนิ่ง เป็นต้น

    สมดุลกล แบ่งออกเป็น 2 แบบ คือ

1. สมดุลสถิต (Static Equilibrium) คือ สมดุลของวัตถุขณะอยู่นิ่ง เช่น หนังสือที่วางนิ่งบนโต๊ะ
2. สมดุลจลน์ (Kinetic Equilibrium) คือ สมดุลของวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ (a=0) เช่น การหมุนของชิงช้าสวรรค์ที่คงที่

โดยหากพิจารณาลักษณะการเคลื่อนที่ของวัตถุจะมีเงื่อนไขสมดุล 2 แบบ คือ

1. สมดุลต่อการเคลื่อนที่ คือ วัตถุที่อยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว เช่น การดันลังไปด้านหน้าแล้วลังเคลื่อนที่ไปด้านหน้าในทิศทางเดียวกัน
2. สมดุลต่อการหมุน คือ วัตถุที่มีอัตราการหมุนคงตัวหรือไม่หมุนก็ได้ เช่น การหมุนของชิงช้าสวรรค์ที่คงที่

จุดศูนย์กลางมวลและจุดศูนย์ถ่วง

    จุดศูนย์กลางมวล (Center of Mass, C.M.) คือ จุดเสมือนที่เป็นจุดรวมมวลทั้งหมดของวัตถุ เป็นตำแหน่งที่อยู่ได้ทั้งภายในและภายนอกของวัตถุ เช่น จุดศูนย์กลางมวลของยางรถยนต์

    จุดศูนย์ถ่วง (Center of Gravity, C.G.) คือ จุดที่แรงโน้มถ่วงของโลกกระทำต่อวัตถุ เป็นจุดเสมือนเป็นที่รวมของน้ำหนักของวัตถุ เช่น จุดศูนย์ถ่วงของร่างกาย, จุดศูนย์ถ่วงของเครื่องบิน

   โดยวัตถุที่อยู่บริเวณที่สนามโน้มถ่วงมีค่าสม่ำเสมอ จุดศูนย์กลางมวล และจุดศูนย์ถ่วง จะอยู่ในตำแหน่งเดียวกัน แต่หากเป็นวัตถุที่มีความสูงมาก เช่น หอคอย จุดศูนย์กลางมวล และจุดศูนย์ถ่วงจะไม่อยู่ในตำแหน่งเดียวกัน เนื่องจากจุดศูนย์ถ่วงจะลดลงตามระดับความสูงที่มากขึ้น

    ความรู้เรื่องจุดศูนย์กลางมวล และจุดศูนย์ถ่วงมีความสำคัญอย่างมากต่อการออกแบบยานพาหนะ และโครงสร้างของอาคารให้มีความปลอดภัยและแข็งแรงต่อการใช้งาน

โมเมนต์ คืออะไร?

    โมเมนต์ (M) คือ ปริมาณที่แสดงถึงความพยายามในการทำให้วัตถุเปลี่ยนสภาพการหมุน ซึ่งการหมุนจะเกิดขึ้นได้จากการที่มีโมเมนต์หรือแรงบิดมากระทำกับวัตถุ

    โมเมนต์ (M) มีค่าเท่ากับผลคูณระหว่างขนาดของแรง (F) กับระยะทางจากจุดหมุนไปตั้งฉากกับแนวแรง (L)  หรือ M=FL  โดยเป็นปริมาณเวกเตอร์มีหน่วยเป็นนิวตันเมตร (N.m)

    สามารถแบ่งออกเป็น 2 แบบตามทิศการหมุน

1. โมเมนต์ทวนเข็มนาฬิกา 

เมื่อวัตถุถูกแรงมากระทำแล้วหมุนไปในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา 

2. โมเมนต์ตามเข็มนาฬิกา 

เมื่อวัตถุถูกแรงมากระทำแล้วหมุนไปในทิศทางตามเข็มนาฬิกา

   สมดุลกล อาจดูเป็นเรื่องยากแต่ก็เป็นเรื่องที่สามารถพบได้ในชีวิตประจำวันของทุกคนเลย หวังว่าบทความนี้จะเป็นประโยชน์ และช่วยให้น้อง ๆ เข้าใจเรื่อง “สมดุลกล” กันมากขึ้นนะ

    ส่วนใครที่กำลังมองหาที่ติวฟิสิกส์ หรือมีข้อสงสัยเพิ่มเติมก็มาปรึกษาพี่ TUTOR VIP ได้นะ พี่ ๆ ยินดีให้คำปรึกษาเสมอ

   บทความต่อไป TUTOR VIP จะมาแนะนำอะไรอีกนั้น ฝากติดตามกันด้วยนะ

ด้วยความร่วมมือของ TUTOR-VIP X Clearnote Thailand