หน่วยที่ 3 กฎการสมดุล (Equilibrium)
📂กฎการสมดุล
📂วิธีวัตถุอิสระ
📂ชิ้นส่วนรับแรง 2 แรง และ 3 แรง
📂สมดุลของระบบแรง 2 มิติ
ตามหลักสูตรประกาศนียบัตรวิชาชีพ (ปวช.) พ.ศ. 2556
กฎการสมดุล (Equilibrium Law)
สถิติศาสตร์ (Statics) เป็นการศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุเกร็งหรือระบบแรงที่เกิดการสมดุล กรณีวัตถุหยุดนิ่ง (Uniform) ซึ่งก็คือ ระบบแรง 2 แรงที่อยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกัน ขนาดเท่ากัน แต่ทิศทางตรงกันข้าม ดังรูป
วิธีวัตถุอิสระ (The Free-Body Method)
วิธีวัตถุอิสระ เป็น วิธีในการเขียน ผังวัตถุอิสระ (Free-Body diagram) ของวัตถุเกร็ง ซึ่งในระบบทางกลประกอบด้วยกลุ่มของชิ้นส่วนต่าง ๆ ในการวิเคราะห์แรงภายนอกที่กระทำต่อวัตถุหรือชิ้นส่วนเหล่านั้น จำเป็นต้องแยกวัตถุหรือชิ้นส่วนเหล่านั้นออกจากกัน รูปวัตถุที่แยกออกมาจะต้องรับแรงเท่ากับขณะที่อยู่ในระบบทางกล
วิธีวัตถุอิสระ (The Free-Body Method)
ผลกระทบของแรงต่าง ๆ บนผังวัตถุอิสระอาจเกิดจากแรงโดยตรงที่เกิดจากการสัมผัสกันระหว่างวัตถุอิสระกับวัตถุภายนอกอื่นๆ หรือแรงโดยตรงรวมทั้งน้ำหนักของวัตถุ ผังวัตถุอิสระเป็นสิ่งสำคัญในการวิเคราะห์ปัญหาต่างๆ ทางด้านกลศาสตร์
วิธีวัตถุอิสระ (The Free-Body Method)
ถ้าขาของโครงสร้างวางอยู่บนชุดของลูกกลิ้งที่จุด E ที่วางบนพื้นเรียบเช่นกัน ผังวัตถุอิสระก็สามารถเขียนออกมาได้เหมือนกับ ดังรูป
วิธีวัตถุอิสระ (The Free-Body Method)
ตัวอย่างกรณีแผ่นโลหะบาง 2 แผ่น A และ B ยึดติดกันด้วยหมุด C และถูกกระทำด้วยแรง F เขียนผังอิสระของ A, B, C ได้ดังรูป
วิธีวัตถุอิสระ (The Free-Body Method)
วิธีวัตถุอิสระ (The Free-Body Method)
วิธีวัตถุอิสระ (The Free-Body Method)
ตัวอย่างผังวัตถุอิสระ
ตัวอย่างผังวัตถุอิสระ
ชิ้นส่วนรับแรง 2 แรง และ 3 แรง
เพื่อให้การแก้ปัญหาในทางกลศาสตร์เรื่องการสมดุลของวัตถุเกร็งมีความสะดวกและง่ายขึ้น วัตถุที่มีแรงกระทำหลายแรง อาจรวมแรงต่าง ๆ ให้เหลือน้อยลง และใช้หลักการส่งถ่ายของแรง ดังรูปนี้
ชิ้นส่วนรับแรง 2 แรง และ 3 แรง
เพื่อให้การแก้ปัญหาในทางกลศาสตร์เรื่องการสมดุลของวัตถุเกร็งมีความสะดวกและง่ายขึ้น วัตถุที่มีแรงกระทำหลายแรง อาจรวมแรงต่าง ๆ ให้เหลือน้อยลง และใช้หลักการส่งถ่ายของแรง ดังรูปนี้
1. ชิ้นส่วนรับ 2 แรง (Two-force Members)
ชิ้นส่วนรับแรง 2 แรง และ 3 แรง
2. ชิ้นส่วนรับ 3 แรง (Three-force Members)
สมดุลของระบบแรง 2 มิติ�(Equilibrium of Coplanar Force Systems)
สมดุลของระบบแรง 2 มิติ�(Equilibrium of Coplanar Force Systems)