ສູດສົມດຸນລະດູໃບໄມ້ປົ່ງໃນລິຟ
ການນໍາສະເຫນີ
ເຄື່ອງຊັ່ງນໍ້າໜັກສະປິງແມ່ນເຄື່ອງມືທີ່ມັກໃຊ້ເພື່ອວັດແທກນໍ້າໜັກ ຫຼື ແຮງ. ມັນເຮັດວຽກຕາມຫຼັກການຂອງກົດເກນຂອງຮຸກ, ເຊິ່ງລະບຸວ່າແຮງຍືດທີ່ສະປິງອອກແມ່ນສັດສ່ວນໂດຍກົງກັບການຍືດຕົວຂອງມັນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເມື່ອໃຊ້ເຄື່ອງຊັ່ງນໍ້າໜັກສະປິງໃນລິຟ, ການອ່ານທີ່ສະແດງໂດຍເຄື່ອງຊັ່ງສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້ຂຶ້ນກັບການເຄື່ອນທີ່ຂອງລິຟ. ໃນບົດຄວາມນີ້, ພວກເຮົາຈະຄົ້ນຫາວ່າການເຄື່ອນທີ່ຂອງລິຟມີຜົນກະທົບຕໍ່ການອ່ານຄວາມສົມດຸນສະປິງແນວໃດ, ສູດທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ, ແລະຕົວຢ່າງ ແລະ ການນຳໃຊ້ຕົວຈິງບາງຢ່າງ.
ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງ Spring Balance
ຍອດເງິນລະດູໃບໄມ້ປົ່ງເຮັດວຽກໂດຍອີງໃສ່ກົດໝາຍຂອງ Hooke, ເຊິ່ງລະບຸໄວ້ດັ່ງນີ້:
\[ F = -kx \]
ຢູ່ໃສ:
– \( F \) ແມ່ນແຮງທີ່ກະທຳຕໍ່ສະປິງ (ນິວຕັນ, N),
- \( k \) ແມ່ນຄ່າຄົງທີ່ຂອງສະປິງ (ນິວຕັນຕໍ່ແມັດ, N/m),
– \( x \) ແມ່ນການຂະຫຍະອອກ ຫຼື ການບີບອັດຂອງສະປິງຈາກຕຳແໜ່ງສົມດຸນ (ແມັດ, ມ).
ເມື່ອວັດຖຸຖືກຫ້ອຍຢູ່ເທິງເຄື່ອງດຸ່ນດ່ຽງຂອງສະປິງໃນສະພາບທີ່ຢຸດນິ້ງ, ແຮງໂນ້ມຖ່ວງທີ່ກະທຳຕໍ່ວັດຖຸຈະຖືກດຸ່ນດ່ຽງໂດຍແຮງຍືດหยุ่นຂອງສະປິງ:
\[ ມກ = kx \]
ຢູ່ໃສ:
– \( m \) ແມ່ນ ມວນສານຂອງວັດຖຸ (ກິໂລກຣາມ, ກິໂລກຣາມ),
- \( g \) ແມ່ນຄວາມເລັ່ງຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (9.8 ແມັດຕໍ່ວິນາທີກຳລັງສອງ, m/s²).
ສະປິງດຸ່ນດ່ຽງໃນລິຟເຄື່ອນທີ່
ເມື່ອມີສະປິງຊັ່ງຢູ່ໃນລິຟທີ່ເຄື່ອນທີ່, ຄວາມເລັ່ງຂອງລິຟຈະສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ແຮງທີ່ວັດແທກໄດ້ຈາກຄວາມສົມດຸນ. ມີຫຼາຍເງື່ອນໄຂຂອງການເຄື່ອນທີ່ຂອງລິຟທີ່ຄວນພິຈາລະນາ:
1. ລິຟຢຸດນິ້ງ ຫຼື ເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມໄວຄົງທີ່
ຖ້າລິຟຢຸດນິ້ງ ຫຼື ເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມໄວຄົງທີ່, ຄວາມເລັ່ງຂອງລິຟ (\(a\)) ຈະເປັນສູນ. ໃນສະພາບການນີ້, ແຮງທີ່ວັດແທກໄດ້ໂດຍຄວາມສົມດຸນຂອງສະປິງຈະໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກແຮງໂນ້ມຖ່ວງເທົ່ານັ້ນ:
\[ F = ມກ \]
2. ລິຟເຄື່ອນທີ່ຂຶ້ນໄປດ້ວຍຄວາມເລັ່ງ.
ຖ້າລິຟເຄື່ອນທີ່ຂຶ້ນໄປດ້ວຍຄວາມເລັ່ງ (\(a\)), ຄວາມເລັ່ງທັງໝົດທີ່ກະທຳຕໍ່ວັດຖຸຈະເປັນ \(g + a\). ແຮງທີ່ວັດແທກໄດ້ໂດຍຄວາມສົມດຸນຂອງສະປິງພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນ:
\[ F = m(g + a) \]
3. ລິຟເຄື່ອນທີ່ລົງດ້ວຍຄວາມເລັ່ງ.
ຖ້າລິຟເຄື່ອນທີ່ລົງມາດ້ວຍຄວາມເລັ່ງ (\(a\)), ຄວາມເລັ່ງທັງໝົດທີ່ກະທຳຕໍ່ວັດຖຸຈະເປັນ \(g – a\). ແຮງທີ່ວັດແທກໄດ້ໂດຍຄວາມສົມດຸນຂອງສະປິງພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນ:
\[ F = m(g – a) \]
4. ລິຟຢູ່ໃນລະດູໃບໄມ້ຫຼົ່ນ
ຖ້າລິຟຕົກຢ່າງອິດສະຫຼະ (ຕົວຢ່າງ, ສາຍລິຟຂາດ), ຄວາມເລັ່ງຂອງລິຟ (\(a\)) ຈະເທົ່າກັບຄວາມເລັ່ງຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (\(g\)). ໃນສະພາບການນີ້, ຄວາມເລັ່ງທັງໝົດທີ່ກະທຳຕໍ່ວັດຖຸແມ່ນສູນ, ສະນັ້ນແຮງທີ່ວັດແທກໄດ້ໂດຍຄວາມສົມດຸນຂອງສະປິງແມ່ນ:
\[ F = m(g – g) = 0 \]
ຕົວຢ່າງ Perhitungan
ລອງມາເບິ່ງຕົວຢ່າງການຄິດໄລ່ບາງຢ່າງເພື່ອເຂົ້າໃຈດີຂຶ້ນວ່າການເຄື່ອນທີ່ຂອງລິຟມີຜົນກະທົບຕໍ່ການອ່ານຄວາມສົມດຸນຂອງສະປິງແນວໃດ.
ຕົວຢ່າງທີ 1: ລິຟຢຸດນິ້ງ ຫຼື ເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມໄວຄົງທີ່
ສົມມຸດວ່າວັດຖຸທີ່ມີມວນ 5 ກິໂລກຣາມ ຖືກແຂວນຢູ່ເທິງເຄື່ອງຊັ່ງນໍ້າໜັກສະປິງໃນລິຟທີ່ຢຸດນິ້ງ ຫຼື ເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມໄວຄົງທີ່.
ແຮງທີ່ວັດແທກໄດ້ໂດຍຄວາມສົມດຸນຂອງສະປິງແມ່ນ:
\[ F = ມກ \]
\[ F = 5 ຄູນ 9.8 \]
\[ F = 49 \, \text{N} \]
ຕົວຢ່າງທີ 2: ລິຟເຄື່ອນທີ່ຂຶ້ນໄປດ້ວຍຄວາມເລັ່ງ
ບັດນີ້ສົມມຸດວ່າລິຟກຳລັງເຄື່ອນທີ່ຂຶ້ນໄປດ້ວຍຄວາມເລັ່ງ 2 m/s². ແຮງທີ່ວັດແທກໄດ້ໂດຍຄວາມສົມດຸນຂອງສະປິງແມ່ນ:
\[ F = m(g + a) \]
\[ F = 5 (9.8 + 2) \]
\[ F = 5 ຄູນ 11.8 \]
\[ F = 59 \, \text{N} \]
ຕົວຢ່າງທີ 3: ລິຟເຄື່ອນທີ່ລົງດ້ວຍຄວາມໄວ
ສົມມຸດວ່າລິຟເຄື່ອນທີ່ລົງມາດ້ວຍຄວາມເລັ່ງ 2 m/s². ແຮງທີ່ວັດແທກໄດ້ໂດຍຄວາມສົມດຸນຂອງສະປິງແມ່ນ:
\[ F = m(g – a) \]
\[ F = 5 (9.8 – 2) \]
\[ F = 5 ຄູນ 7.8 \]
\[ F = 39 \, \text{N} \]
ຕົວຢ່າງທີ 4: ລິຟໃນການຕົກແບບອິດສະຫຼະ
ຖ້າລິຟຕົກຢ່າງອິດສະຫຼະ, ຄວາມເລັ່ງຂອງລິຟ (\(a\)) ຈະເທົ່າກັບຄວາມເລັ່ງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (\(g\)). ແຮງທີ່ວັດແທກໄດ້ໂດຍຄວາມສົມດຸນຂອງສະປິງແມ່ນ:
\[ F = m(g – g) = 0 \]
ໃນສະພາບການນີ້, ຄວາມສົມດຸນຂອງສະປິງຈະສະແດງເປັນສູນ ເພາະວ່າວັດຖຸຢູ່ໃນສະພາບທີ່ບໍ່ມີນໍ້າໜັກ.
ການນຳໃຊ້ຕົວຈິງ
ການເຂົ້າໃຈວ່າການເຄື່ອນທີ່ຂອງລິຟມີຜົນກະທົບຕໍ່ການອ່ານຄວາມສົມດຸນຂອງສະປິງແນວໃດມີການນຳໃຊ້ຕົວຈິງຫຼາຍຢ່າງ, ລວມທັງ:
1. ຄວາມປອດໄພຂອງລິຟ
ວິສະວະກອນໃຊ້ຫຼັກການເຫຼົ່ານີ້ເພື່ອອອກແບບລະບົບຄວາມປອດໄພໃນລິຟ, ໂດຍຮັບປະກັນວ່າແຮງທີ່ກະທຳຕໍ່ອົງປະກອບຂອງລິຟພາຍໃຕ້ສະພາບການເຄື່ອນໄຫວຕ່າງໆບໍ່ເກີນຂອບເຂດທີ່ປອດໄພ.
2. ການທົດລອງຟີຊິກສາດ
ໃນຫ້ອງທົດລອງຟີຊິກສາດ, ການເຂົ້າໃຈວິທີການປ່ຽນແປງຂອງແຮງໃນລະບົບທີ່ເຄື່ອນທີ່ຈະຊ່ວຍໃນການທົດລອງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການເຄື່ອນໄຫວ ແລະ ການເຄື່ອນໄຫວ. ຕົວຢ່າງ, ການທົດລອງເພື່ອວັດແທກຄວາມເລັ່ງຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງມັກຈະໃຊ້ການປ່ຽນແປງຂອງແຮງທີ່ວັດແທກໂດຍຄວາມສົມດຸນຂອງສະປິງໃນລະບົບທີ່ເຄື່ອນທີ່.
3. ການອອກແບບອຸປະກອນກິລາ
ອຸປະກອນອອກກຳລັງກາຍເຊັ່ນ: ເຄື່ອງແລ່ນທີ່ມີລະບົບຍົກສູງຍັງໃຊ້ຫຼັກການເຫຼົ່ານີ້ເພື່ອປັບແຮງທີ່ຜູ້ໃຊ້ຮູ້ສຶກຕາມຄວາມອຽງ ແລະ ຄວາມໄວຂອງອຸປະກອນ.
ສະຫຼຸບ
ເຄື່ອງຊັ່ງນໍ້າໜັກສະປິງເປັນເຄື່ອງມືທີ່ມີປະໂຫຍດຫຼາຍສຳລັບການວັດແທກແຮງ, ແຕ່ຜົນການອ່ານຜົນໄດ້ສາມາດແຕກຕ່າງກັນໄປຕາມສະພາບການເຄື່ອນໄຫວຂອງລະບົບທີ່ມັນຖືກນຳໃຊ້. ໃນສະພາບການຂອງລິຟ, ຄວາມເລັ່ງຂອງລິຟສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ແຮງທີ່ວັດແທກໄດ້ໂດຍເຄື່ອງຊັ່ງນໍ້າໜັກ, ແລະ ການເຂົ້າໃຈສິ່ງນີ້ແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍໃນການນຳໃຊ້ຕົວຈິງທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ຕັ້ງແຕ່ຄວາມປອດໄພຂອງລິຟຈົນເຖິງການທົດລອງທາງຟີຊິກ.
ໂດຍການເຂົ້າໃຈສູດພື້ນຖານ ແລະ ການຄິດໄລ່ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ, ພວກເຮົາສາມາດຄາດຄະເນວ່າການເຄື່ອນທີ່ຂອງລິຟມີຜົນກະທົບຕໍ່ການອ່ານຄວາມສົມດຸນຂອງສະປິງແນວໃດ, ຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາອອກແບບລະບົບທີ່ປອດໄພ ແລະ ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນ.
