สมดุลกล (mechanical equilibrium) หมายถึง วัตถุที่รักษาสภาพการเคลื่อนที่ให้คงเดิม หรือกล่าวอีกอย่างหนึ่งคือ วัตถุอยู่นิ่ง หรือ เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ สมดุลกลสามารถแยกได้เป็น 2 แบบ คือ
- สมดุลสถิต (static equilibrium) หมายถึง วัตถุที่อยู่นิ่งและไม่มีการหมุน เช่น สมุดวางอยู่บนโต๊ะ
- สมดุลจลน์ (dynamic equilibrium) หมายถึง วัตถุที่มีการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว หรือมีการหมุนด้วยอัตราเร็วคงตัว เช่น ลังไถลลงมาตามพื้นเอียง
เงื่อนไขการเกิดสมดุลกล
- สมดุลต่อการเคลื่อนที่
วัตถุจะอยู่ในสภาพสมดุลต่อการเคลื่อนที่ได้ก็ต่อเมื่อผลรวมของแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุมีค่าเท่ากับศูนย์ (SF = 0)
- สมดุลต่อการหมุน
วัตถุจะอยู่ในสภาพสมดุลต่อการหมุนได้ก็ต่อเมื่อผลรวมของโมเมนต์ของแรงที่กระทำต่อวัตถุมีค่าเท่ากับศูนย์ (SM = 0)
โมเมนต์ของแรง
โมเมนต์ของแรง คือ ผลคูณของขนาดของแรงกับระยะห่างระหว่างจุดหมุนกับแนวที่เกิดแรง
ตัวอย่างสมดุลกล
สมดุลสถิต
สมุดวางอยู่บนโต๊ะ
ลังวางบนพื้นเอียง
เด็กยืนอยู่บนพื้น
สมดุลจลน์
รถยนต์ที่กำลังวิ่งด้วยความเร็วคงที่
เครื่องบินที่กำลังบินด้วยความเร็วคงที่
ลูกบอลที่กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว
ประโยชน์ของสมดุลกล
สมดุลกลมีประโยชน์ในชีวิตประจำวันและในงานวิศวกรรม เช่น
- การออกแบบเครื่องจักรและโครงสร้างให้แข็งแรงและทนทาน
- การออกแบบอาคารและสะพานให้มั่นคง
- การออกแบบอุปกรณ์ต่างๆ ให้สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
สรุป
สมดุลกลเป็นแนวคิดพื้นฐานที่สำคัญในวิชาฟิสิกส์ ช่วยให้เราสามารถเข้าใจและอธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุได้อย่างถูกต้อง สมดุลกลมีประโยชน์ในชีวิตประจำวันและในงานวิศวกรรมมากมาย