Statics of the Body: สมดุลและเสถียรภาพของร่างกายมนุษย์

ส่วนที่ 1 — Mechanics, Statics และ Newton's Laws

Mechanics คือสาขาฟิสิกส์ที่ศึกษาผลของแรงต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุ ถูกนำมาประยุกต์ใช้กับระบบสิ่งมีชีวิตตั้งแต่แรก โดยเฉพาะเพื่อทำความเข้าใจการเคลื่อนไหวของสัตว์ แนวคิดปัจจุบันได้รับการกำหนดโดย Isaac Newton

Statics คือการศึกษา force balance ของวัตถุที่อยู่นิ่ง (at rest) เงื่อนไขของ statics คือ:

• Sum of forces ทุกทิศทาง = 0 → Sum Fx = 0, Sum Fy = 0, Sum Fz = 0
• Sum of moments ทุกแกน = 0 → Sum Mx = 0, Sum My = 0, Sum Mz = 0

Newton's Laws ทั้ง 3 ข้อ

Newton's 1st Law (Law of Inertia)

"ในกรณีที่ไม่มีแรงภายนอกกระทำ วัตถุที่หยุดนิ่งจะหยุดนิ่งต่อไป และวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่จะเคลื่อนที่ต่อไปด้วย velocity คงที่ (ความเร็วคงที่ในแนวเส้นตรง)"

Newton's 2nd Law

"Acceleration ของวัตถุแปรผันตรงกับ net force ที่กระทำต่อวัตถุ และแปรผกผันกับ mass"

สมการ: Sum F = m × a

กรณีพิเศษ (Equilibrium): ถ้า acceleration = 0 → วัตถุอยู่ใน equilibrium → Sum F = 0

Newton's 3rd Law (Action = Reaction)

"ถ้าวัตถุ 2 ชิ้นมีปฏิสัมพันธ์กัน แรงที่วัตถุ 1 กระทำต่อวัตถุ 2 (F12) มีขนาดเท่ากันแต่ทิศตรงข้ามกับแรงที่วัตถุ 2 กระทำต่อวัตถุ 1 (F21)"

สมการ: F12 = -F21

ตัวอย่างทางคลินิก: เมื่อเท้าเหยียบพื้น พื้นก็ออกแรงดันเท้ากลับเท่ากันแต่ทิศตรงข้าม → เรายืนได้โดยไม่จม