อิติ สุคะโต, อะระหัง พุทโธ, นะโม พุทธายะ, ปะฐะวี คงคา พระภุมมะเทวา ขะมามิหัง
Loading...
มวล แรง และ กฏการเคลื่อนที่ของนิวตัน 2017-09-26T20:16:51+00:00

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน มี 3 ข้อ เป็นพื้นฐานของวิชากลศาสตร์ ที่ใช้อยู่ทั้งหมดในปัจจุบัน

ขอบเขตของเนื้อหา แรง มวล และ กฎของนิวตัน

      อธิบายแรงและหาแรงลัพธ์ของแรงหลายแรง แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ที่มีทั้งขนาดและทิศทาง เมื่อมีแรงลัพธ์ที่ไม่เป็นศูนย์กระทำต่อวัตถุ จะทำให้วัตถุมีความเร่ง การหาแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุอาจทำได้โดยวิธีสร้างรูปและการคำนวณ อธิบายกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันและใช้กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันอธิบาย การเคลื่อนที่ของวัตถุ การเคลื่อนที่โดยทั่วไปของวัตถุจะเกี่ยวข้องกับแรงที่กระทำต่อวัตถุนั้น กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันเป็นกฎที่ใช้อธิบายการเคลื่อนที่ดังกล่าว อธิบายกฎแรงดึงดูดระหว่างมวล วัตถุคู่หนึ่ง ๆ จะมีแรงกระทำร่วม ซึ่งเป็นแรงดึงดูดระหว่างมวลโดยมวลที่หนึ่งดึงดูดมวลที่สองและมวลที่สองดึงดูดมวลที่หนึ่งด้วย แรงขนาดเท่ากันในแนวเดียวกันแต่ทิศทางตรงข้ามแรงที่กล่าวนี้ เป็นไปตามกฎแรงดึงดูดระหว่างมวล อธิบายแรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุคู่วัตถุสองก้อนที่สัมผัสกัน จะมีแรงเสียดทานเกิดขึ้นที่ผิวสัมผัสระหว่างผิววัตถุสองก้อนในทิศทางตรงข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่หรือแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่ของวัตถุ แรงเสียดทานที่กระทำต่อวัตถุขณะอยู่นิ่ง เรียกว่า แรงเสียดทานสถิต แรงเสียดทานที่กระทำต่อวัตถุขณะกำลังเคลื่อนที่ เรียกว่า แรงเสียดทานจลน์ การเพิ่มหรือ ลดแรงเสียดทานมีผลต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุ

แรง มวล และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

  • กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
  • กราฟ 
  • การพิจารณารวมระบบ 
  • ชั่งน้ำหนัก 
  • รอก 
  • พื้นเอียง 
  • แรงดึงดูดระหว่างมวล
  • ดาราศาสตร์

ปริมาณ

  • m มวล (kg)
    • ปริมาณที่บอกความสามารถในการต้านการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่
    • มวลไม่ใช่น้ำหนัก
    • มวลเป็น scalar
  • F แรง (N)
    • ปริมาณที่ทำให้มวลเคลื่อนที่ (เปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่)
    • แรงเป็น vector
  • W น้ำหนัก (N)
    • เป็นแรงที่โลกดึงดูดวัตถุ W = mg
    • เป็น vector
  • T แรงตึงเชือก (N)
    • เป็นแรงที่ถูกส่งไปตามแนวของเส้นเชือก มีทิศพุ่งออกจากสิ่งที่สนใจเสมอเชือกเส้นเดียวกันมีแรงตึงเชือกเท่ากัน
  • N แรงปฏิกิริยาที่พื้นผิว (N)
    • เป็นแรงที่ผิวสัมผัสกระทำต่อวัตถุ
    • มีทิศตั้งฉากกับผิวสัมผัสเสมอ
  • แรงเสียดทาน f
    • เป็นแรงที่ต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ
    • มีทิศตรงข้ามกับการเคลื่อนที่
      * แรงเสียดทานสถิต fs = 𝝁𝒔N ; มีค่า 0 ถึง max เกิดตอนยังไม่เคลื่อน
      * แรงเสียดทานจลน์ fk = 𝝁𝒌N ; มีค่าคงที่ตลอด เกิดตอนเคลื่อนที่แล้ว

กฎของนิวตัน มี 3 ข้อ

ข้อ 1 กฎแห่งความเฉื่อย
ถ้าแรงลัพธ์ที่มากระทำต่อวัตถุเป็นศูนย์แล้ววัตถุจะรักษาสภาพนิ่ง หรือ รักษาสภาพการเคลื่อนที่

กฎแห่งความเฉื่อย

ข้อ 2 กฎแห่งความเร่ง

เมื่อมีแรงลัพธ์ที่ไม่เป็นศูนย์ มากระทำต่อวัตถุจะทำให้วัตถุมีความเร่งในทิศเดียวกับแรงลัพธ์โดยขนาดความเร่ง ( a ) แปรผันตรงกับแรงลัพธ์ ( F ) แต่ผกผันกับมวลของวัตถุ (m)

กฎแห่งความเร่ง

ข้อ 3 กฎแรงคู่ปฏิกิริยา

ทุก ๆ แรงกิริยา (Action) จะมีแรงปฏิกิริยา (Reaction) ซึ่งมีขนาดเท่ากันและทิศทางตรงกันข้ามเสมอ

กฎแรงคู่ปฏิกิริยา

การประยุกต์ใช้งานกฎนิวตัน

วัตถุเคลื่อนที่ในแนวระดับ

  • คิดเฉพาะแนวการเคลื่อนที่
  • วัตถุเคลื่อนที่ไปทางใด กำหนดทิศนั้นเป็นบวก
  • แตกแรงเข้าแกนฉากก่อน

วัตถุเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง

  • คำนวณคล้ายวัตถุเคลื่อนที่ในแนวระดับ แต่ต้องติด mg ให้มีผลต่อการเคลื่อนที่ด้วย
  • ระวังโจทย์อาจมีแรงต้าน, แรงลอยตัว (ถ้าเป็นบอลลูน)
  • วัตถุเคลื่อนที่ไปทางใด กำหนดทิศนั้นเป็นบวก

วัตถุเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง

  • กำลังลอยลง
    mg – F = ma (กำหนดทิศลง +)
  • กำลังลอยขึ้น
    F – mg = ma (กำหนดทิศขึ้น +)

กราฟระหว่างแรง มวล ความเร่ง

กราฟระหว่างแรง มวล ความเร่ง

ชั่งน้ำหนัก

  • แรงที่ตาชั่งกระทำเรา หรือแรงที่เรากระทำต่อตาชั่ง (แรงคู่ปฏิกิริยา)
  • น้ำหนักที่อ่านได้จากตาชั่งคือแรง N
  • สำหรับลิฟต์แรง N หมายถึง
    • น้ำหนักที่อ่านได้จากตาชั่งในลิฟต์
    • แรงที่มวลกดลงบนพื้นลิฟต์
    • แรงปฏิกิริยาที่พื้นลิฟต์กระทำต่อมวล
    • แรงระหว่างมวลกับพื้น

ลิฟต์

รอก

  • รอกเดี่ยวตายตัว
    • ใช้เปลี่ยนทิศทางของแรง ไม่ต้องใช้มุมในการคำนวณ
    • ถ้าเชือกที่คล้องผ่านรอกเป็นเชือกเส้นเดียวกัน
    • ขนาดแรงตึงเชือกจะเท่ากัน
    • ขนาดความเร่งจะเท่ากัน

รอกเดี่ยวตายตัว

  • รอกเดี่ยวเคลื่อนที่
    • ถ้ามวลขึ้นไป 1 เมตรได้แสดงว่ารอกต้องขึ้นไป 1 เมตรด้วย เพราะติดกัน
    • นั้นคือ เชือกที่อยู่ 2 ข้างของรอกต้องหายไปข้างละ 1 เมตร
    • แสดงว่าเมื่อเชือกเส้นเดี่ยวเคลื่อน 1 เมตร เชือกเส้นคู่จะเคลื่อน 2 เมตร

รอกเดี่ยวเคลื่อนที่

พื้นเอียง

  • แตกแรงตามแนวการเคลื่อนที่ของพื้นเอียงนั้นๆ

วางวัตถุบนพื้นเอียงแล้วผลักพื้นเอียงให้เคลื่อนที่

          ต้องพิจารณาการเคลื่อนที่ของวัตถุ โดยคิดว่าวัตถุเคลื่อนที่ไปตาม แกน x-y ปกติวัตถุจะอยู่บนพื้นเอียงโดยไม่ไถลลง ถ้าถูกผลักให้เคลื่อนที่ด้วยความเร่ง

วางวัตถุบนพื้นเอียงแล้วผลักพื้นเอียงให้เคลื่อนที่

จากรูปเขียนแรงได้ดังนี้

จะได้ว่า

ถ้าโจทย์ถามแรงค่าแรง F จะได้ว่า

แรงดึงดูดระหว่างมวล

  • แรงดึงดูดระหว่างมวล (สูตรนี้ใช้หาแรงโน้มถ่วงด้วย )

แรงดึงดูดระหว่างมวล

แรงดึงดูดระหว่างมวล

  • สนามโน้มถ่วง / ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง

สนามโน้มถ่วง

ดาราศาสตร์

  • ปกติเวลาดวงดาวต่าง ๆ โคจรรอบดาวดวงใด ๆ มักจะมีวงโคจรเป็นวงรี แต่เพื่อความง่าย เราจะประมาณการคำนวณให้วงโคจรเป็นวงกลม
  • เป็นการเคลื่อนที่แบบวงกลมที่มีแรงเข้าสู่ศูนย์กลาง
  • การที่ดวงจันทร์สามารถโคจรอยู่เป็นบริวารของโลกได้ เพราะมี “แรงดึงดูดระหว่างมวล” ทำหน้าที่เป็นแรงดึงเข้าสู่ศูนย์กลาง (FC) ตลอดเวลา
  • ให้ T คือ คาบการโคจร และ R คือ รัศมีการโคจร จะได้

ดาราศาสตร์

  • Ex. ดาวเทียม A และ B โคจรรอบโลก ถ้า A มีรัศมีการโคจรเป็น 2 เท่าของ B A จะมีคาบการโคจรเป็นกี่เท่าของ B
  • ตอบ A มีคาบการโคจรเป็น 𝟐√𝟐 เท่าของ B 

ดาวน์โหลดชีต แรง มวล และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน คลิ๊กที่หัวข้อ

01. ปริมาณ
02. กฏการเคลื่อนที่ของนิวตัน
03. กราฟระหว่างแรง มวล ความเร่ง
04. การพิจารณาวัตถุ ด้วย F.B
05. ลิฟท์+รอก
06. พื้นเอียง
07. แรงดึงดูดระหว่างมวลและดาราศาสตร์

โจทย์ ข้อสอบ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน พร้อมเฉลย โครตหลอก ลองทำดู

Cincopa WordPress plugin

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

Download หนังสือฟิสิกส์ เล่มไหนคลิ๊กเลย

มโหสถ

มโหสถ

Facebook

Twitter