สมดุลกล
สรุปเนื้อหา เรื่องสมดุลกล
สารบัญ :
สมดุลกล
สมดุล (Equilibrium) คือ สภาวะที่วัตถุรักษาสภาพการเคลื่อนที่ให้คงเดิมตลอดเวลา โดยจะแบ่งสภาวะสมดุลได้ดังนี้
- สมดุลต่อการเคลื่อนที่
เกิดขึ้นเมื่อแรงลัพธ์ที่กระทำบนวัตถุเป็นศูนย์ ทำให้วัตถุที่เดิมอยู่นิ่งกับที่ ก็จะอยู่นิ่งกับที่ต่อไป หรือวัตถุที่เดิมกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว ก็จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวต่อไป (ความเร็วคงตัว หมายความว่า ขนาดของความเร็วเท่าเดิม และทิศทางของความเร็วไม่เปลี่ยนแปลง)
- สมดุลต่อการหมุน
เกิดขึ้นเมื่อโมเมนต์ลัพธ์ที่กระทำบนวัตถุเป็นศูนย์ ทำให้วัตถุที่เดิมไม่มีการหมุน ก็จะไม่หมุนเหมือนเดิม หรือวัตถุที่เดิมกำลังหมุนด้วยอัตราเร็วเชิงมุมคงตัว ก็จะหมุนด้วยอัตราเร็วเชิงมุมคงตัวต่อไป
- สมดุลสัมบูรณ์
การที่วัตถุที่อยู่ในสภาวะสมดุล มีทั้งสมดุลต่อการเคลื่อนที่และสมดุลต่อการหมุน เกิดขึ้นพร้อมกัน
โมเมนต์
โมเมนต์เป็นปริมาณเวกเตอร์ เป็นสิ่งที่พยายามทำให้วัตถุหมุนรอบจุดใดจุดหนึ่ง โดยขนาดของโมเมนต์เท่ากับผลคูณของขนาดของแรงกับระยะทางที่วัดจากจุดหมุนไปตั้งฉากกับแนวแรง โมเมนต์จะทำให้วัตถุมีแนวโน้มในการหมุนรอบจุดหมุนนั้น ในแนวทวนเข็มนาฬิกาหรือตามเข็มนาฬิการอบจุดหมุนนั้น
สุดท้าย จะเป็นการยกวิเคราะห์ตัวอย่างที่สามารถพบเจอได้ในชีวิตประจำวันโดยใช้ความรู้เรื่องสมดุล คือ เสถียรภาพของวัตถุ การไถลและการล้มของวัตถุ
สรุปเนื้อหา งานและพลังงาน
สรุปเนื้อหา เรื่องงานและพลังงาน
งานและพลังงาน
บทนี้นับได้ว่าเป็นบทที่เป็นพื้นฐานที่มีความสำคัญมากในการเรียนฟิสิกส์ จะเป็นการศึกษาเกี่ยวกับ งาน กำลัง พลังงาน กฎอนุรักษ์พลังงาน และเครื่องกลอย่างง่าย
งาน (W) คือ ผลที่ได้จากการออกแรงกระทำต่อวัตถุแล้วทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปตามแนวแรง สามารถคำนวณได้ตามสมการ W = Fs cosθ โดยที่ θ เป็นมุมระหว่างแรงกับการกระจัดของวัตถุ
นอกจากนี้ งานยังสามารถคำนวณได้จากพื้นที่ใต้กราฟความสัมพันธ์ระหว่าง F และ S
ข้อควรระวัง ถ้าโจทย์บอกมุมระหว่างแรงกับการกระจัดของวัตถุ ต้องคูณค่า cosθ เพิ่มเข้าไปด้วย
กำลัง (P) คือ ปริมาณงานที่ทำได้ใน 1 วินาที หรือ อัตราการทำงาน สามารถคำนวณได้ตามสมการ P = W / t
พลังงาน (E) คือ ปริมาณที่บอกถึงความสามารถในการทำงาน โดยในบทนี้เราจะศึกษาพลังงานในทางกลศาสตร์ หรือพลังงานกล ประกอบด้วย พลังงานศักย์โน้มถ่วง, พลังงานจลน์ และพลังงานศักย์ยืดหยุ่น
แปะสมการ
กฎอนุรักษ์พลังงาน คือ การแสดงความสัมพันธ์ระหว่างพลังงาน นับว่าเป็นหัวข้อที่มีความสำคัญมากที่สุดของบทนี้ และเป็นพื้นฐานที่สำคัญกับการเรียนฟิสิกส์ในบทอื่นๆต่อไป
เครื่องกลอย่างง่าย เป็นการศึกษาเครื่องมือต่างๆที่ใช้ช่วยทุ่นแรง เช่น คาน พื้นเอียง รอก โดยเครื่องทุ่นแรงแต่ละประเภท ก็จะมีวิธีการคำนวณที่แตกต่างกันออกไป รวมถึงศึกษาเรื่องการได้เปรียบเชิงกล และประสิทธิภาพของเครื่องกล
สรุปเนื้อหา เรื่องโมเมนตัม
สรุปเนื้อหา เรื่องโมเมนตัม
โมเมนตัม
บทนี้จะศึกษาเกี่ยวกับปริมาณทางฟิสิกส์อีกปริมาณหนึ่ง ที่เรียกว่า “โมเมนตัม (Momentum)” โดยจะแบ่งเป็น 3 หัวข้อหลักๆ คือ โมเมนตัม, การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม และกฎอนุรักษ์โมเมนตัม
โมเมนตัม (p) คือ ความพยายามในการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของวัตถุ เป็นปริมาณเวกเตอร์ สามารถคำนวณขนาดของโมเมนตัมได้ตามสมการ p = mv โดยโมเมนตัมมีทิศทางเดียวกับทิศทางของความเร็ว
การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม เกิดขึ้นเมื่อวัตถุถูกแรงกระทำในช่วงเวลาสั้นๆ เช่น เตะลูกบอลไปกระทบกำแพง โดยเมื่อวัตถุถูกแรงกระทำ ก็จะทำให้วัตถุเกิดการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ หรือความเร็วของวัตถุมีการเปลี่ยนแปลงไปนั่นเอง ส่งผลให้โมเมนตัมของวัตถุเกิดการเปลี่ยนแปลงไปด้วย โดยแรงที่เกิดในช่วงเวลาสั้นๆ เรียกว่า “แรงดล” และการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมในช่วงเวลาสั้นๆ เรียกว่า “การดล”
กฎอนุรักษ์โมเมนตัม มีที่มาจากกฎข้อ 3 ของนิวตัน ซึ่งใช้อธิบายการชนกันของวัตถุ จะมีแรงกิริยา-ปฏิกิริยาเกิดขึ้น และเป็นที่มาของกฎอนุรักษ์โมเมนตัม ใช้กับโจทย์ที่มีการชนกันของวัตถุ, การระเบิด, คน 2 คนผลักออกจากกัน
สรุปเนื้อหา การเคลื่อนที่แนวโค้ง
สรุปเนื้อหา การเคลื่อนที่แนวโค้ง
การเคลื่อนที่แนวโค้ง
ประกอบด้วยการเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์ และการเคลื่อนที่แบบวงกลม
การเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์ เป็นการเคลื่อนที่ของวัตถุภายใต้แรงโน้มถ่วง ทำให้มีแรงโน้มถ่วงหรือน้ำหนักของวัตถุ กระทำต่อวัตถุเพียงแรงเดียว มีแนวเส้นทางการเคลื่อนที่เป็นเส้นโค้งพาราโบลา แต่ในการวิเคราะห์การเคลื่อนที่นั้น เราจะวิเคราะห์แยกออกเป็น 2 แนวคือ แนวราบ และแนวดิ่ง โดยวัตถุมีการเคลื่อนที่ใน 2 แนวนี้พร้อมๆกัน
- แนวราบ: ไม่มีแรงภายนอกกระทำต่อวัตถุ (ไม่คิดแรงต้านอากาศ) ทำให้วัตถุมีความเร็วแนวราบคงตัว
- แนวดิ่ง: มีแรงโน้มถ่วงกระทำต่อวัตถุ ทำให้วัตถุเคลื่อนที่อิสระ มีความเร่งในแนวดิ่งคือ g ทิศลง
ทั้ง 2 แนวนี้ จะเชื่อมเข้าหากันด้วยตัวแปรเวลา (t) เพราะเวลาในการเคลื่อนที่ของวัตถุต้องเท่ากันทั้ง 2 แนว
การเคลื่อนที่แบบวงกลม เป็นการเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีแนวเส้นทางการเคลื่อนที่เป็นวงกลมหรือส่วนโค้งส่วนหนึ่งของวงกลม โดยวัตถุจำเป็นต้องมีแรงมากระทำเพื่อเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ของวัตถุ และจากการศึกษาจะพบว่า แรงนี้จะมีทิศทางพุ่งเข้าหาจุดศูนย์กลางของวงกลมที่เป็นแนวเส้นทางการเคลื่อนที่ (ตั้งฉากกับทิศทางของความเร็วของวัตถุ) เรียกแรงนี้ว่า “แรงสู่ศูนย์กลาง” ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของการเคลื่อนที่แบบวงกลมเลยก็ว่าได้ ดังนั้นพื้นฐานสำคัญที่ควรมีก่อนเรียนเรื่องนี้ ก็คือกฎข้อ 2 ของนิวตัน ที่ใช้ในการอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างแรงและความเร่งของวัตถุ
