ฟิสิกส์สมดุลกล-สมดุลสถิต (Static Equilibriun) และ สมดุลจลน์ (Kinetic Equilibrium)

สมดุลจลน์ (Kinetic Equilibrium)-ฟิสิกส์ สมดุลกล

สมดุลแบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ
1. สมดุลสถิต (Static Equilibriun) เป็นสมดุลของวัตถุขณะอยู่ในสภาพอยู่นิ่ง เช่น วางสมุดไว้บนโต๊ะแล้วสมุดไม่ส้ม ขวดน้ำที่วางไว้หลังตู้เย็นแล้วไม่ตกลงมาจากตู้เย็น หรือกถ่าวได้ว่าวัดถุใดๆก็ตามที่อยู่ในสภาพอยู่นิ่งเมื่อมีแรงลัพธ์มากระทำแล้ววัตถุยังคงสภาพอยู่นิ่งไ ว้ได้ถือว่าเป็นสมดุลสถิต
2. สมดุลจลน์( Kinetic Equilibrium ) เป็นสมดุลของวัตถุขณะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวเช่น รถยนต์วิ่งไปตามถนนด้วยความเร็วคงตัว  กล่องลังไม้ไถลลงไปตามพื้นเอียงด้วยความเร็วคงตัว หรือกล่าวได้ว่า วัตถุใดๆก็ตามที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วค่าหนึ่งเมื่อมีแรงพธ์มากระทำกับแล้ววัตถุก็ยังคงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงเดิม ถือว่าเป็นสมดุลจน์ นอกจากนั้นยังรวมไปถึงการเคลื่อนที่ของ รอก กว้าน ล้อและเพลาที่หมุนรอบแกนซึ่งวางอยู่ในสภาพเดิมด้วยอัตราการหมุนคงตัวด้วยสมดุลต่อการเคลื่อนที่การเคลื่อนที่ของวัตถุแข็งแกร่งอาจแบ่งได้เป็น 2 แบบคือ
1. การเลื่อนที่แบบเลื่อนที่ คือทุกส่วนเลื่อนไปในทางเดียวกัน เช่น การผลักไม้บรรทัดแล้วไม้บรรทัดเลื่อนไปข้างหน้าในทิศทางเดียวกัน
2. การเกลื่อนที่แบบหมุน คือมีส่วนเป็นแกนหมุนและส่วนอื่นๆเคลื่อนที่หมุนรอบแกน เช่น การเคลื่อนที่ของพัดลม แต่วัดถุบ้างที่ก็เคลื่อนที่แบบหมุนและเลื่อนที่ไปพร้อมๆกัน เช่น การเคลื่อนที่ของถูกบอล
เมื่อพิจารณาการเคลื่อนที่เป็นหลักอาจแบ่งสมดุลของวัตถุได้ 3 ชนิด คือ
1. สมดุลต่อการเลื่อนที่ (Translational Equilibrium ) คือ วัดถุอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว
โดยไม่เปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ตามกฎข้อที่ 1 ของนิวตัน จะมีค่าแรงลัพธ์หรือผลรวมของแรงถัพธ์ที่กระทำต่อ
วัดถุทั้งหมดเป็นศูนย์ หรือเขียนได้ว่า ΣF = 0
2. สมดุลต่อการหมุน ( Rotational Equilibrium ) คือสมดุลที่เกิดขึ้นในขณะที่วัตถุมือัตราการหมุน
คงตัว และไม่เปลี่ยนสภาพการหมุน
3. สมดุลสัมบูรณ์ของวัตถุ คือสภาพที่วัดถุนั้นเกิดสมดุลต่อการเลื่อนที่ (อยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่)และ สมดุลต่อการหมุน(ไม่หมุน) ไปพร้อมๆกัน แรงต่างๆ ที่กระทำต่อวัตถุเป็นไปตามเงื่อนไข 2 ประการคือ
1. แรงถัพธ์เป็นศูนย์ หรือผลรวมของแรงทุกแรงที่กระทำต่อวัตถุเป็นศูนย์ (ΣF = 0)
2. ผลรวมของโมเมนต์ของแรงทุกแรงที่กระทำต่อวัตถุเป็นศูนย์ (ΣM = 0)

สภาพสมดุล (Equilibrium)

สมดุลของแรง คือ การที่วัตถุสามารถรักษาสภาพการเคลื่อนที่ให้คงเดิมอยู่ได้ สภาพการเคลื่อนที่ในที่นี้อาจจะหมายถึง ความเร็วคงที่ในสมดุลจลน์ (Kinetic Equilibrium) หรือวัตถุหยุดอยู่นิ่ง ความเร็วเป็นศูนย์ ในสมดุลสถิต (Static Equilibrium) ซึ่งไม่ว่าจะเป็นสมดุลจลน์หรือสมดุลสถิตก็ล้วนเกิดขึ้นกับวัตถุที่มีแรงลัพธ์ ซึ่งกระทำกับวัตถุในทุกทิศทางเป็นศูนย์ (∑F = 0) หากจะพิจารณาถึงความสมดุลของวัตถุหรือสภาพสมดุลใด ๆ ต้องพิจารณาจุดศูนย์กลางมวลและจุดศูนย์ถ่วงด้วย โดยจุดศูนย์กลางมวล (Center of Mass, CM) หมายถึงจุดเสมือนที่รวมมวลของวัตถุทั้งก้อน ส่วนจุดศูนย์ถ่วง (Center of Gravity, CG)

สมดุลกล( Mechanical Equilbrium )
สมดุลกล หรือ สมดุล (Equilibrium) คือการที่มีแรงลพัธม์ ากระทา กบัวตัถุแลว้วตัถุคงสภาพการเคลื่อนที่
หรือพดูอีกอยา่งว่า ไม่มีการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่กล่าวคอื ถา้วตัถุอยู่นิ่งก็ยงัคงสภาพนิ่งหรือถา้เคลื่อนที่ก็จะ
เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงเดิม ซึ่งเป็นไปตามกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน ข้อที่ 1
*หมายเหตุเงื่อนไขการเกิดสมดุลคือ ΣF = 0 ( แรงข้ึน = แรงลง , แรงซ้าย = แรงขวา)
และ ΣM = 0 ( โมเมนต์ตาม = โมเมนต์ทวนเข็มนาฬิกา)

เสถียรภาพของสมดุล

เสถียรภาพของสมดุลแบ่งเป็น 3 ประเภท
– สมดุลเสถียร (Stable Equilibrium) คือ สมดุลที่วัตถุวางอยู่กับที่นิ่ง ๆ ได้ หากถูกแรงกระทำที่น้อยมาก

– สมดุลไม่เสถียร  (Unstable Equilibrium) คือสมดุลที่วัตถุไม่สามารถคงที่อยู่นิ่งได้ เมื่อมีแรงมากระทำ จะทำให้จุด CG ต่ำลงกว่าเดิม

– สมดุลสะเทิน (Neutral Equilibrium) คือ วัตถุได้รับแรงแล้วจะเปลี่ยนตำแหน่งไปจากเดิม แต่ยังมีลักษณะเดิม รวมถึง CG อยู่ในระนาบเดิม