<< Go Back

     แรง คือสิ่งที่กระทำต่อวัตถุในการพยายามดึงหรือดันเพื่อทำให้วัตถุเคลื่อนที่ แต่วัตถุอาจจะเคลื่อนหรือไม่เคลื่อนก็ได้ ทั้งนี้เพราะอาจมีแรงอื่นกระทำกับวัตถุอีก เช่น แรงต้านหรือแรงเสียดทาน แต่ถ้าหากมีแรงต้านหรือแรงเสียดทานน้อย แรงจะทำให้วัตถุเคลื่อนที่ตามทิศทางของแรงที่กระทำ

          แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ คือมีทั้งขนาดและทิศทาง ในกรณีที่มีแรงมากกว่า 1 แรงกระทำกับวัตถุเมื่อทำการรวมแรงทั้งหมดมาเป็นแรงเดียว เราจะเรียกว่า "แรงลัพธ์" ใช้สัญลักษณ์ ∑F โดยถ้าเป็นกรณีแรงลัพธ์ที่เกิดจาก 2 แรงย่อยสามารถพิจารณาได้ดังนี้

กรณีที่ 1 แรงที่กระทำมีทิศทางเดียวกัน

กรณีที่ 2  แรงที่กระทำมีทิศทางตรงกันข้าม


กรณีที่ 3 แรงที่กระทำมีทิศทางตั้งฉาก

กรณีที่ 4 แรงที่กระทำมีทิศทางทำมุม θ

 

  การแตกแรง

          ถ้า  เป็นแรงๆหนึ่งเราสามารถแบ่งแรง  ออกเป็น 2 แรงที่ตั้งฉากกัน เราเรียกแรงทั้งสองว่า "แรงองค์ประกอบ"  โดยที่ผลรวมของแรงองค์ประกอบนั้นยังมีค่าเท่ากับแรงเดิมการแตกแรง

     

         


 

 
      มวล (Mass) เป็นปริมาณสเกลาร์ เป็นสมบัติทางความเฉื่อยต่อการเปลื่ยนแปลงการเคลื่อนที่ของวัตถุ หมายถึงวัตถุที่มีมวลมากจะต้านการเปลื่ยนสภาพการเคลื่อนที่ได้มาก วัตถุที่มีมวลน้อยจะต้านการเปลื่ยนสภาพการเคลื่อนที่ได้น้อย
น้ำหนัก(Weight) เป็นแรงชนิดหนึ่งจึงจัดเป็นปริมาณเวกเตอร์ มีทิศเดียวกับความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงโลก หรือมีทิศชี้ลง พุ่งเข้าหาจุดศูนย์กลาง  ของโลกเสมอ

     W = น้ำหนัก (นิวตัน , N)
     m = มวล (กิโลกรัม , kg)
     g = สนามโน้มถ่วง (นิวตัน/กิโลกรัม , N/kg)

 

     ข้อที่ 1 : ถ้าแรงลัพธ์ที่กระทำกับวัตถุมีค่าเป็นศูนย์ วัตถุจะอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ หรือเรียกว่าวัตถุมีความเฉื่อยต่อสภาพการเคลื่อนที่ ( รักษาสภาพการเคลื่อนที่เดิม ) โดยที่ความเฉื่อยจะขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุ

     ข้อที่ 2 : ถ้าแรงลัพธ์ที่กระทำกับวัตถุมีค่าไม่เท่ากับศูนย์ วัตถุจะเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่  (ไม่นิ่ง, ความเร็วไม่คงที่) ทำให้วัตถุเกิด “ความเร่ง ในทิศทางเดียวกับแรงลัพธ์โดยที่ขนาดของความเร่งจะแปรผันตรงกับแรงลัพธ์และแปรผกผันกับมวลของวัตถุ

     โดยที่     
          มีค่าเท่ากับ    แรงฉุด – แรงต้าน 
          แรงฉุด = แรงที่มีทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่ 
          แรงต้าน = แรงที่มีทิศทางตรงข้ามกับการเคลื่อนที่

     ข้อที่ 3  : ทุกแรงกริยา (Action Force) ที่เกิดขึ้นจะมีแรงปฏิกริยา (Reaction Force) เกิดขึ้นเสมอ

        1. ขนาดของแรงเท่ากัน
        2. ทิศทางของแรงตรงข้ามกัน
        3. กระทำซึ่งกันและกันระหว่างวัตถุ 2 ชิ้น (กระทำคนละชิ้น)

        คู่ที่ 1 action, reaction ระหว่าง เชือกกับเพดาน 
        คู่ที่ 2 action, reaction ระหว่าง วัตถุกับเชือก 
        คู่ที่ 3 action, reaction ระหว่าง โลกกับวัตถุ

 

เทคนิคการคิดโจทย์เกี่ยวกับกฎข้อที่ 2 ของนิวตัน

     1. เขียนแรงให้ครบโดยมี 4 แรงหลักดังนี้

          มีมวลมีน้ำหนัก (mg, ชี้ลงเสมอ) มีผิวสัมผัสมีแรงปฏิกริยา (N, ตั้งฉากผิวสัมผัสเสมอ)

          มี µ มีแรงเสียดทาน (f, ต้านการเคลื่อนที่เสมอ)มีเชือกผ่านมีแรงตึง (T, พุ่งออกเสมอ)

     2. แตกแรงทั้งหมดให้อยู่ใน 2 แนว 

          2.1 แนวการเคลื่อนที่ของวัตถุ ตั้งสมการ ∑F = ma ( ∑F = แรงฉุด - แรงต้าน )
          2.2 แนวตั้งฉากการเคลื่อนที่ ตั้งสมการ ∑F = 0 เช่น ขนาดแรงชี้ขึ้น = ขนาดแรงชี้ลง


การพิจารณามวลหลาย ๆ ชิ้นที่เคลื่อนที่ไปด้วยกัน

วัตถุเคลื่อนที่บนพื้นราบ

     เมื่อมวลมากกว่า 1 ชิ้นเคลื่อนที่ไปด้วยกัน ขนาดความเร่งของมวลทุกชิ้นจะมีค่าเท่ากัน จากกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 2 ของนิวตัน  จะได้ว่า 

    

กราฟระหว่างแรงกับความเร่ง ( F กับ a )

     จากสมการ ∑F = ma ถ้านำมาเขียนกราฟโดยให้แกน x คือความเร่ง (a) และแกน y คือแรงลัพธ์ (∑F) เราสามารถเขียนความสัมพันธ์ได้เป็นกราฟเส้นตรงตามรูป

    


      แต่ถ้าแกน y เป็นแกนของแรงๆหนึ่งเท่านั้นที่กระทำกับวัตถุ เราสามารถแบ่งได้เป็น 3 กรณีดังนี้   


ข้อสังเกต ! ทุกกรณี กราฟระหว่าง แรงกับความเร่ง ความชันของกราฟจะเท่ากับมวลของวัตถุเสมอ

 


<< Go Back