infist

บทที่ 3 · แรงและกฎการเคลื่อนที่

Problem 3.28

หัวข้อ: แผนภาพวัตถุอิสระ (Free Body Diagram ; F.B.D.)

ออกแรง 12x N ผลักวัตถุมวล 3x kg ซึ่งติดกับมวล 2x kg และมวล 2x kg ติดกับมวล x kg ดังรูปด้านล่าง ถ้าวัตถุทั้งสามอยู่บนพื้นลื่นและวัตถุทั้งสามเคลื่อนที่ ติดกันไป 3x kg 12x 2x kg x kg a) จงเขียนแผนภาพอิสระสำหรับวัตถุทั้งสามชิ้น? b) จงหาความเร่งของวัตถุทั้งสามชิ้น? c) จงหาขนาดของแรงที่มวล 3x กระทำกับมวล 2x และขนาดของแรงที่มวล 2x กระทำกับมวล x?
รูปประกอบโจทย์ 3.28
รูปประกอบโจทย์ 3.28
คำตอบ
a แทนใน \((3)\) จะได้ \(F_{21} = 2x N \to |\vec{F}_{21}| = 2x N \;\blacksquare\)
ดูวิธีทำ

\(3xg\)

a) F.B.D. ของมวล \(3x 12x\;\blacksquare F_{23}\)

n₃

\(2xg\)

F.B.D. ของมวล \(2x F_{32}F_{12}\;\blacksquare\)

n₂

xg

F.B.D. ของมวล \(x F_{21}\;\blacksquare\)

n₁

b) พิจารณามวล \(3x\) จะได้ \(ΣF_{x}= ma_{x}\)

\(12x - F_{23} = 3xa\cdots \cdots (1)\)

พิจารณามวล \(2x\) จะได้ \(ΣF_{x}= ma_{x}\)

\(F_{32} - F_{12} = 2xa\cdots \cdots (2)\)

พิจารณามวล x จะได้ \(ΣF_{x}= ma_{x}\)

\(F_{21} = xa\cdots \cdots (3)\)

\((1) + (2) + (3) ; 12x - F_{23} + F_{32} - F_{12} + F_{21} = 6xa\)

\(12x = 6xa\)

\(a = 2 m/s^{2} \;\blacksquare\)

c) a แทนใน \((1)\) จะได้ \(F_{23} = 6x N \to |\vec{F}_{32}| = |\vec{F}_{23}| = 6x N \;\blacksquare\)

a แทนใน \((3)\) จะได้ \(F_{21} = 2x N \to |\vec{F}_{21}| = 2x N \;\blacksquare\)

โจทย์อื่นในหัวข้อ แผนภาพวัตถุอิสระ (Free Body Diagram ; F.B.D.)
3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 3.26