กฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 2 ของนิวตัน

• กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

  สารบัญ Show

  • กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
  • กฎข้อที่ 1 กฎของความเฉื่อย (Inertia) 
  • กฎข้อที่ 3 กฎของแรงปฏิกิริยา
  • กฎข้อที่ 2 ของนิวตันคืออะไร
  • ข้อใดคือกฎข้อที่ 2 ของกฏแห่งการเคลื่อนไหวของนิวตันที่เป็นองค์ความรู้ในการพัฒนาการเคลื่อนไหวในรูปแบบต่าง ๆ ในการเล่นกีฬา
  • กฎข้อใดของนิวตัน *
  • ข้อใดคือกฎของนิวตันข้อที่3

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

     เซอร์ ไอแซค นิวตัน (Sir Isaac Newton) นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษถือกำเนิดใน ปี ค.ศ.1642 (พ.ศ.2185) นิวตันสนใจดาราศาสตร์ และประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง (Reflecting telescope) ขึ้นโดยใช้โลหะเงาเว้าในการรวมแสงแทนการใช้เลนส์ในกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง (Refracting telescope) 

         โลกหมุนรอบตัวเองตลอดเวลา ทำให้เกิดกลางวัน-กลางคืน สิ่งมีชีวิตจึงสามารถดำรงชีวิตอยู่ต่อไปได้ การที่โลกหมุนรอบตัวเองตลอดเวลานี้ เนื่องจากมีแรงที่มากระทำต่อโลกนั่นเอง ในทำนองเดียวกัน การที่วัตถุต่างๆ บนโลก เคลื่อนที่จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งได้ ก็ต้องมีแรงมากระทำต่อวัตถุเช่นกัน นิวตันติดใจในปริศนาที่ว่า แรงอะไรทำให้ผลแอปเปิลตกสู่พื้นดินและตรึงดวงจันทร์ไว้กับโลก  สิ่งนี้เองนำเขาไปสู่การค้นพบกฎแรงโน้มถ่วง 3 ข้อ ซึ่งการเคลื่อนทีเนื่องจากแรงดังกล่าว สามารถอธิบายได้ด้วย กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน (Newton's Laws of Motion)

กฎข้อที่ 1 กฎของความเฉื่อย (Inertia) 

        "วัตถุที่หยุดนิ่งจะพยายามหยุดนิ่งอยู่กับที่ตราบที่ไม่มีแรงภายนอกมากระทำ ส่วนวัตถุที่เคลื่อนที่จะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงด้วยความเร็วคงที่ตราบที่ไม่มีแรงภายนอกมากระทำเช่นกัน" 

           วัตถุที่ไม่ถูกกระทำด้วยแรงภายนอกจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว (อาจจะเป็นศูนย์) และด้วยความเร่งเท่ากับศูนย์  ∑F = 0

        จากการเคลื่อนที่ของวัตถุต่างๆ ในชีวิตประจำวัน จะพบว่าวัตถุที่วางนิ่งอยู่บนพื้นราบเรียบจะ อยู่นิ่งต่อไปถ้าไม่ออกแรงกับวัตถุนั้น เช่นก้อนหินที่วางบนพื้นเฉยๆ และวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ถ้าไม่มีการออกแรงกับวัตถุนั้น หรือออกแรง 2 แรงกับวัตถุนั้นในแรงที่เท่ากันและทิศตรงข้ามกันแล้ว วัตถุจะยังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่เท่าเดิม เช่นเมื่อเราอยู่ในรถ แล้วรถเกิดเบรกกะทันหัน ทำให้รถหยุดนิ่งอย่างรวดเร็ว นั่นคือ มีแรงจากการเคลื่อนที่ไปข้างหน้า และแรงเสียดทานในการเบรกในทิศตรงข้ามกัน แต่ตัวเรายังเคลื่อนที่ไปข้างหน้าแม้รถจะหยุดแล้วก็ตาม กฎข้อที่ 1 ของนิวตัน เรียกอีกอย่างได้ว่า “กฎความเฉื่อย”   

วิดีโอ YouTube

กฎข้อที่ 2 กฎของแรง (Force) 

        “ความเร่งของวัตถุจะแปรผันตามแรงที่กระทำต่อวัตถุ แต่จะแปรผกผันกับมวลของวัตถุ”

        ถ้ามีแรงภายนอกกระทำกับวัตถุ วัตถุนั้นจะมีความเร่ง ทิศของความเร่งจะมีทิศเดียวกับแรงภายนอก   ∑F = ma

        • ถ้าเราผลักวัตถุให้แรงขึ้น ความเร่งของวัตถุก็จะมากขึ้นตามไปด้วย

        • ถ้าเราออกแรงเท่า ๆ กัน ผลักวัตถุสองชนิดซึ่งมีมวลไม่เท่ากัน วัตถุที่มีมวลมากจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งน้อยกว่าวัตถุที่มีมวลน้อย

        ความเร่งของวัตถุ = แรงที่กระทำต่อวัตถุ / มวลของวัตถุ (หรือ a = F/m)

        ตัวอย่าง: เมื่อเราออกแรงเท่ากัน เพื่อผลักรถให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้า รถที่ไม่บรรทุกของจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งมากกว่ารถที่บรรทุกของ

        จากการเคลื่อนที่ของวัตถุต่างๆ ในชีวิตประจำวัน จะพบว่า วัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ เมื่อเราออกแรงผลัก หรือ ดึงวัตถุที่เคลื่อนที่อยู่นั้น ความเร็วจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงได้ ซึ่งเรียกว่า วัตถุมี ความเร่ง เช่น เมื่อเราขับรถอยู่ แล้วเหยียบคันเร่งให้รถวิงเร็วขึ้น ความเร็วที่เพิ่มขึ้น เกิดจากแรงของรถ ที่เรียกว่า ความเร่งนั้นเอง และขนาดของความเร่งนั้นจะขึ้นอยู่กับน้ำหนักของวัตถุนั้นด้วย โดยถ้า น้ำหนักของวัตถุ 2 วัตถุ เท่ากัน แต่ออกแรงให้วัตถุแต่ละวัตถุไม่เท่ากัน วัตถุที่ถูกออกแรงมากกว่าจะมีความเร่งมากกว่า และถ้าออกแรงให้กับวัตถุ 2 วัตถุเท่ากัน ในขณะที่น้ำหนักทั้ง 2 วัตถุ ไม่เท่ากัน วัตถุที่น้ำหนักมากกว่าจะมีความเร่งน้อยกว่า วัตถุที่มีน้ำหนักน้อยกว่า

        วัตถุที่เคลื่อนที่ตกจากที่สูง จะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งคงตัว แสดงว่า วัตถุนั้นต้องมีแรงกระทำอยู่ จึงทำให้วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง แรงที่ทำกับวัตถุนั้น เราเรียกว่า แรงดึงดูดของโลก หรือ แรงโน้มถ่วงของโลก และอาจเรียกได้อีกอย่างว่า น้ำหนักของวัตถุ

ตัวอย่าง 

        วัตถุหนึ่งถูกแรงผลัก 100 นิวตัน กระทำแล้วเกิดความเร่ง 10 m/s2 ถ้าวัตุก้อนนี้ถูกแรงกระทำ 50 นิวตัน จะเกิดความเร่งเท่าใด

วิธีทำ  หามวลจากตัวแปรที่โจทย์ให้มาก่อน แล้วจึงนำมวลที่หาได้มาหาคำตอบอีกทีหนึ่ง

                จากสูตร            ∑F   =  ma

                 จะได้ว่า            100 =  m x 10

                                           m = 10

           มวลของวัตถุก้อนนี้มีค่าเท่ากับ 10 กิโลกรัม นำไปแทนในสมการเพื่อหาความเร่งที่โจทย์ถาม

                 จากสูตร            ∑F   =  ma

                 จะได้ว่า              50  =  10 x a

                                             a  =  5 m/s2

ตัวอย่าง

        วัตถุมวล 2 กิโลกรัม ถูกแรง 10 นิวตัน กระทำในทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่ ซึ่งขณะนั้นวัตถุมีความเร็ว 10 เมตร/วินาที หลังจากถูกผลัก 4 วินาที วัตถุจะเคลื่อนที่ไปได้ระยะทางเท่าใด

วิธีทำ  เราสามารถหาความเร่งได้จกตัวแปรที่โจทย์ให้มา จากนั้นนำความเร่งไปแทนในสูตรการเคลื่อนที่เพื่อหาระยะทางต่อไป

                จากสูตร            ∑F   =  ma

                 จะได้ว่า              10 =  2 x a

                                            a =  5  

นำไปแทนในสมการการเคลื่อนที่

                 จากสูตร               s   =  ut + 1/2at2

                 จะได้ว่า                s   =  (10 x 4) + (1/2 x 5 x 42) 

                                            s   =  40 + 40 = 80 เมตร

วิดีโอ YouTube

กฎข้อที่ 3 กฎของแรงปฏิกิริยา

     “แรงที่วัตถุที่หนึ่งกระทำต่อวัตถุ

ที่สอง ย่อมเท่ากับ แรงที่วัตถุที่สองกระทำต่อวัตถุที่หนึ่ง แต่ทิศทางตรงข้ามกัน” หรือกล่าวอย่างสั้นๆว่า แรงกริยาเท่ากับแรงปฏิกิริยา (Action = Reaction)  เช่น ขณะเรานั่งบนเก้าอี้ที่มีล้อเลื่อน แล้วใช้เท้าออกแรงกิริยาดันกำแพง กำแพงก็จะออกแรงปฏิกิริยาที่มีขนาดเท่ากันแต่ทิศทางตรงข้ามดันกลับ ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ถอยหลัง 

      แรงกิริยา (Action force) คือแรงที่เกิดจากการกระทำโดยสิ่งใดๆ ซึ่งน้ำหนักของวัตถุก็ถือว่าเป็นแรงกิริยาชนิดหนึ่งที่โลกออกแรงดึงดูดวัตุเข้าสู่จุดศูนย์กลางโลก

      แรงปฏิกิริยา คือแรงอันเนื่องมาจากแรงกิริยา โดยมีทิศทางตรงกันข้ามและมีขนาดเท่าแรงกิริยาเสมอ

ลักษณะสำคัญของแรงกิริยาและแรงปฏิกิริยา

    1. จะเกิดขึ้นพร้อมกันเสมอ

    2. จะมีทิศทางตรงกันข้ามเสมอ

    3. จะมีขนาดเท่ากันเสมอ

4. จะเกิดกับวัตถุคนละก้อนเสมอ

วิดีโอ YouTube

 แหล่งข้อมูล