200 likes | 363 Views
ฟิสิกส์สำหรับนิสิตแพทย์ ( Physics for medical students) 2304110 pioneer.netserv.chula.ac.th/~wsomrit/. ประมวลรายวิชา. สถิตศาสตร์. เงื่อนไขของสมดุลสถิต. 1. ผลรวมของแรงเป็น ศูนย์ 2. ผลรวมของทอร์คเป็น ศูนย์ 3. ผลรวมของโมเมนตัมเป็น ศูนย์. สมดุลต่อการเลื่อนตำแหน่ง.
E N D
ฟิสิกส์สำหรับนิสิตแพทย์ ( Physicsfor medical students)2304110pioneer.netserv.chula.ac.th/~wsomrit/ ประมวลรายวิชา
สถิตศาสตร์ เงื่อนไขของสมดุลสถิต 1. ผลรวมของแรงเป็น ศูนย์ 2. ผลรวมของทอร์คเป็น ศูนย์ 3. ผลรวมของโมเมนตัมเป็น ศูนย์
สมดุลต่อการเลื่อนตำแหน่งสมดุลต่อการเลื่อนตำแหน่ง Concurrent force systemsคือระบบที่มีแรงทุกแรงกระทำผ่านจุดเดี่ยวๆคงที่หนึ่งๆ ในระบบนี้สมดุลจะเกิดขึ้นเมื่อ และ “Traction” ใช้ออกแรงที่เหมาะสมขณะทำ การประสาน กระดูกที่หัก
Ex 1 ในรูป aมุม q มีค่าเท่าไร
Truss • โครงสร้างรับแรง สร้างจากเส้นวัสดุหลายเส้น มีการเชื่อมต่อปลายซึ่งกันและกันด้วยหมุดในรูปแบบสามเหลี่ยม เช่นโครงสร้างสะพาน, หอไอเฟิล • แต่ละชิ้นส่วนของ truss จะได้รับแรงตามยาว (กด-อัดหรือดึง-ยืด) เท่านั้น เสถียร ไม่เสถียร F F
สะพานเหล็กบางๆรับน้ำ หนักรถไฟ ได้โดย ไม่แอ่นตกท้องช้าง โดยการช่วยเหลือของแท่งไม้ในแนวดิ่งและเหล็กเส้นดึงในแนวทะแยงทะแยง การผสมประสานระหว่างองค์ประกอบอัด(โครงกระดูก)และ องค์ประกอบความตึง(กล้ามเนื้อ) ทำให้สัตว์ 4 เท้าสามารถรักษา แนวสันหลังตามแนวระดับได้แม้ มีน้ำหนักมากๆกดทับ
nonconcurrent force systems มีแรงอะไรกระทำกับชายผู้นี้บ้าง?
q O q ro F ro O q F สมดุลต่อการหมุน ทอร์ค • ความพยายามให้เปลี่ยนสภาพการหมุน • มีขนาดขึ้นกับแรงกระทำและระยะห่างของแนวแรงและจุดอ้างอิง (โมเมนต์ของ F รอบ O)
28 cm c.m. c.g. mg จุดศูนย์ถ่วง C.G. • จุดเสมือนว่าแรงโน้มถ่วงโลกกระทำกับวัตถุที่ตำแหน่งนั้น (จริงๆแล้วกระทำกระจายอยู่ทั่วไปบนวัตถุ) • เป็นจุดเดียวกับศูนย์กลางมวลถ้าเป็นสนามโน้มถ่วงคงที่กระทำตลอดรูปร่างวัตถุ
y x1 c.g. m1g1 m2g2 x2 xcg x ทอร์คที่เกิดจากน้ำหนักแต่ละอณูของวัตถุรอบจุดอ้างอิงใด เท่ากับทอร์ค รอบจุดนั้นเนื่องจากน้ำหนักรวมของวัตถุกระทำบน C.G.
ตำแหน่ง C.G. • C.G. ของวัตถุเกร็ง(rigid body) จะอยู่ค่อนไปทางกลุ่มมวลมากๆ และอยู่บนแกนสมมาตร(ถ้ามี) • ตำแหน่ง C.G. ขึ้นกับอิริยาบท สามารถปรับได้เพื่อการทรงตัว อาจอยู่นอกร่างกายก็ได้
C.G. รวมของท่อนขาอยู่ตรงไหน? xCG C.G.
ก) ข) ค) M W W M F M F F W การวางอิริยาบทของอวัยวะต่าง ๆ และการเปรียบเทียบเข้ากับระบบคาน
Biceps Triceps Fj FM R q 5 ซม 15ซม 35ซม Wa W กรณีตัวอย่าง การยกน้ำหนักของแขนท่อนล่าง 1.5 kg 5 kg แขนท่อนล่าง Wa = 1.5 x 9.8 N ก้อนมวล W = 5 x 9.8N แรงเนื่องจากกล้ามเนื้อไบเซบส์ FM แรงปฏิกิริยาที่ข้อต่อแขน Fj
Fj FM R q 5 ซม 15ซม 35ซม Wa W หา Fm ใช้ Fj(0 cm) + Fm(5cm)cosq - Wa(15cm)cos q- W(35cm)cos q = 0 Fm (5cm) – 14.7N (15cm) – 49N (35cm) = 0 Fm = 387.1 N ไม่ขึ้นกับมุม q
Fj FM R q 5 ซม 15ซม 35ซม Wa W หา Fj ใช้ Fj+ Wa+ W-Fm = 0 Fj =Fm- Wa- W = 387.1 - 14.7 - 49 = 323.4 N W : Fm :Fj = 1 : 7.9 :6.6
แรงตึงสูงสุด ความยาว l Fm • ถ้าFmไกลจากข้อต่อ Fj > ยก W เท่ากันใช้ Fm น้อยกว่า . • Fm , Fj ไม่ขึ้นกับมุมยกของแขน • แต่น้ำหนักสูงสุดที่แขนยกได้ขึ้นอยู่กับ มุม • Fm , max ขึ้นกับความยาวกล้ามเนื้อซึ่งขึ้นกับมุมงอของแขน W
24ซม. 12ซม. 36ซม. y W3 12o FM W2 R 30o x W1 FV กรณีตัวอย่าง แรงในกล้ามเนื้อสันหลัง น้ำหนักตัว W ลำตัว W1 = 0.46 W แขน W2 = 0.12 Wศีรษะ W3 = 0.07 W แรงเนื่องจากกล้ามเนื้อสันหลัง FM แรงปฏิกิริยาที่กระดูกก้นกบรองกระดูกสันหลัง FV
24ซม. 12ซม. 36ซม. y W3 12o FM W2 R 30o x W1 FV หา Fm ใช้ Fv(0 cm) + Fm(48cm)sin 12o-W1(36cm) cos 30o –W2(48cm)cos 30o-W3(72cm) cos 30o = 0 Fm(48cm)sin 12o-0.46W(36cm) cos 30o –0.12W(48cm) cos 30o-0.07W(72cm) cos 30o = 0
FMx FM W3 12o 30o W2 FVx W1 a FV y a = 31.5o y x