จุดศูนย์กลางมวล (Center of Mass) คือ จุดที่วัตถุจะทรงตัวอยู่ได้เมื่อกระทำแรงกระทำต่อวัตถุ ณ จุดนั้น
จุดศูนย์กลางมวลของวัตถุสามารถหาได้จากสูตรดังนี้
1 | x_c = \frac{\sum m_i x_i}{\sum m_i} |
โดยที่
- x_c และ y_c คือ พิกัดของจุดศูนย์กลางมวล
- m_i คือ มวลของวัตถุชิ้นที่ i
- x_i และ y_i คือ พิกัดของวัตถุชิ้นที่ i
ตัวอย่างการหาจุดศูนย์กลางมวล
- วัตถุทรงกลมที่มีมวลสม่ำเสมอ จุดศูนย์กลางมวลจะอยู่ที่จุดศูนย์กลางของทรงกลม
- วัตถุทรงกระบอกที่มีมวลสม่ำเสมอ จุดศูนย์กลางมวลจะอยู่ที่จุดศูนย์กลางของทรงกระบอก
- วัตถุรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีมวลสม่ำเสมอ จุดศูนย์กลางมวลจะอยู่ที่จุดตัดของเส้นทแยงมุม
- วัตถุรูปสามเหลี่ยมที่มีมวลสม่ำเสมอ จุดศูนย์กลางมวลจะอยู่ที่จุดตัดของเส้นสมดุล
ประโยชน์ของจุดศูนย์กลางมวล
- จุดศูนย์กลางมวลสามารถใช้อธิบายการทรงตัวของวัตถุ
- จุดศูนย์กลางมวลสามารถใช้คำนวณโมเมนตัมเชิงมุมของวัตถุ
- จุดศูนย์กลางมวลสามารถใช้คำนวณแรงเฉื่อยของวัตถุ
ข้อควรระวังในการหาจุดศูนย์กลางมวล
- วัตถุที่มีมวลไม่สม่ำเสมอ จุดศูนย์กลางมวลอาจไม่อยู่ที่จุดศูนย์กลางของวัตถุ
- วัตถุที่มีรูปร่างซับซ้อน จุดศูนย์กลางมวลอาจหาได้ยาก
สรุป
จุดศูนย์กลางมวลเป็นแนวคิดที่สำคัญในฟิสิกส์ นักเรียนควรเข้าใจความหมาย จุดประสงค์ และวิธีการหาจุดศูนย์กลางมวล เพื่อสามารถนำความรู้ไปประยุกต์ใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ