Problem 9.6
หัวข้อ: การเสียรูปของของแข็ง (The Deformation of Solids)
จากรูปด้านล่าง มวล M เป็นเท่าใด ลวดทั้งสองจึงจะยืดออกเท่ากัน ยาว ℓ, พื้นที่หน้าตัด A และค่ามอดูลัสของยังส์ Y₁ ยาว ℓ, พื้นที่หน้าตัด A และค่ามอดูลัสของยังส์ Y₂
คำตอบ
\(M =\frac{mY_{2}}{Y_{1} - Y_{2}}\;\blacksquare\)
\(M =\frac{mY_{2}}{Y_{1} - Y_{2}}\;\blacksquare\)
ดูวิธีทำ
พิจารณา F.B.D. ของมวล M
T₂
จะได้ \(ΣF_{y}= ma_{y}\)
\(T_{2} - Mg = M(0)\)
\(T_{2} = Mg\)
Mg
พิจารณา F.B.D. ของมวล m
T₁จะได้ \(ΣF_{y}= ma_{y}\)
\(T_{1} - T_{2} - mg = m(0)\)
\(T_{1} = T_{2} + mg\)
mg
\(T_{1} = Mg + mg = (M + m)g\)
T₂
จาก \(Y = \frac{σ}{ε}\)
\(Y =\frac{FL}{A\Delta L}\)
\(\Delta L =\frac{FL}{AY}\)
จาก \(ΔL_{2} = ΔL_{1}\)
\(\frac{T_{2}\ell}{AY_{2}}=\frac{T_{1}\ell}{AY_{1}}\)
\(\frac{Mg}{Y_{2}}=\frac{(M + m)g}{Y_{1}}\)
\(M =\frac{mY_{2}}{Y_{1} - Y_{2}}\;\blacksquare\)