ดงมะไฟพิทยาคม กลุ่มพรสุดา
DESCRIPTION
นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2553TRANSCRIPT
บทท�� 3 เรื่��องกฎการื่เคลื่��อนท��ของน�วตั�นแลื่ะ
ความโน�มถ่�วงจั�ดท�าโดย
นางสาว พรื่ส#ดา มณี�ลื่#น นางสาว อมรื่รื่�ตัน% ค�ามงค#น
นางสาว ส#จั�ตัรื่า ค�าผานาย พรื่ปว�ณี ตัรื่�ภพ
เสนอค#ณีครื่) ธิ�ดารื่�ตัน% สรื่�อยจั�กรื่
มวลื่ แรื่งแลื่ะกฎการื่เคลื่��อนท��ของน�วตั�น
สาระส�าคั�ญ• มวลเปนสมบั�ติ�ของว�ติถุ� ที่��ติอติานการ
เปล��ยนสภาพการเคัล �อนที่�� • แรงเปนปร�มาณเวกเติอรซึ่$�งสามา
รถุที่�าใหว�ติถุ�เปล��ยนสภาพการเคัล �อนที่��ได • การเคัล �อนที่��ของว�ติถุ�ติาง ๆ เปนไปติาม
กฎการเคัล �อนที่��ของน�วติ�น
มวล• ว�ติถุ�ที่�กชน�ดม�ล�กษณะประจํ�าติ�วอยางหน$�ง คั อ ม�สมบั�ติ�
ติานติอการเปล��ยนสภาพการเคัล �อนที่�� เราเร�ยกสมบั�ติ�น�.นวาคัวามเฉื่ �อย และปร�มาณที่��บัอกวาว�ติถุ�ใดม�คัวามเฉื่ �อยมากหร อนอย คั อ มวล
แรื่งลื่�พธิ (resultant force)
หมายถุ$ง ผลรวมของแรงหลายแรงที่��กระที่�าติอว�ติถุ�เด�ยวก�น เสม อนก�บัม� แรงเพ�ยงแรงเด�ยวกระที่�าติอว�ติถุ�น�.น
R
2F
1F
การหาขนาดของแรงล�พธ์2
FFFFR
...321
yyxx FRFR ;
22yx RRR
F2x
F2y
F1x
F1y
y
x22
21 xxx FFR
22
21 yyy FFR
ตั�วอย�าง คั�านวณหาองคั2ประกอยติามแนวแกน x และแกน y ของแรงล�พธ์2 จํากน�.นหาขนาดและที่�ศที่างของแรงล�พธ์2
F1x = (200 N)cos 30o = 173 N
x
300 N
200 N
30o45o
F2x = (300 N)cos 45o = -212 N
F1y = (200 N)sin 30o = 100 N
F2y = (300 N)sin 45o = 212 N
y
Contact Force และ Field Force
Contact force •เป4นแรงที่��จํะส5งผลให6ว�ติถุ�เก�ดการเคัล �อนที่��ได6ก7ติ5อเม �อแหล5งก�าเน�ดของแรงม�การส�มผ�ส
ก�บัว�ติถุ� เช5น แรงอ�นเก�ดจํากการลากหร อ ผล�กรถุ แรงอ�นเก�ดจํากการเติะล8กบัอล
Field force •เป4นแรงที่��จํะส5งผลให6ว�ติถุ�เก�ดการ
เคัล �อนที่��ได6โดยที่��แหล5งก�าเน�ดของแรงไม5 จํ�าเป4นติ6องส�มผ�สก�บัว�ติถุ� เช5น แรงโน6ม
ถุ5วงของโลก แรงด$งด8ดหร อผล�กของประจํ�ไฟฟ;า
กฎการื่เคลื่��อนท��ของน�วตั�น• Sir Isaac Newton
น�กว�ที่ยาศาสติร2ชาวอ�งกฤษ
คั6นพบัธ์รรมชาติ�ของการเคัล �อนเม �อ ประมาณ 300 กว5าป=ที่��แล6ว• กฎแรงโน6มถุ5วง เม �อป= 1666
• กฎการเคัล �อนที่�� เม �อป= 1686
กฎการื่เคลื่��อนท��ข�อท�� 1
“ว�ติถุ�ที่��หย�ดน��งจํะย�งคังหย�ดน��งติ5อไป และว�ติถุ�ที่��ก�าล�งเคัล �อนที่��ก7จํะย�งคังร�กษาสภาพการเคัล �อนที่��น�.น ติราบัใดที่��ไม5ม�แรงมากระที่�าติ5อว�ติถุ� หร อแรงที่��มากระที่�าน�.นห�กล6างก�นเป4นศ8นย2.”
• ว�ติถุ�ที่��หย�ดน��ง เช5น หน�งส อ ที่��วางไว6เฉื่ยๆ จํะไม5ม�การเปล��ยนแปลงถุ6าไม5ม�อะไรมากระที่�าติ5อม�น
• รถุที่��เคัล �อนที่��ด6วยคัวามเร7ว 40 ก�โลเมติร/ช��วโมง จํะย�งคังเคัล �อนที่��ด6วยคัวามเร7วเที่5าเด�ม จํนกว5าเราจํะเหย�ยบัเบัรคั หร อ เหย�ยบัคั�นเร5ง
• การเหย�ยบัเบัรคั หร อ เหย�ยบัคั�นเร5งเป4นการออกแรงกระที่�าติ5อรถุ
• เชื�อกท��ถ่)กด-งสองข�างด�วยแรื่งเท�าก�น จัะหย#ดน��งอย)�ตั�าแหน�งเด�ม
• ม�แรื่งกรื่ะท�าตั�อเชื�อก 2 แรื่ง แตั�กรื่ะท�าในท�ศตัรื่งข�าม ก�น ด-งด�วยขนาดเท�าก�น จั-งห�กลื่�างก�น ท�าให�เชื�อกอย)�น��ง
ตัรื่งกลื่าง
• ดาวเสารื่%จัะเคลื่��อนท��รื่อบดวงอาท�ตัย%เป1นแนว เด�มตัลื่อด จันกว�าจัะม�ว�ตัถ่#มาชืน
ติ�วอย5างโจํที่ย2 กฎการเคัล �อนที่��ข6อที่��1(สมด�ลของแรง)
น�กศ$กษาผ86หน$�งได6ร�บัมอบัหมายให6จํ�ดสร6างป;ายช �อชมรม
ฟ>ส�กส2 หล�งจํากออกแบับัและสร6างป;ายแล6วพบัว5ามวลรวม
ของป;ายเที่5าก�บั M kg หากติ6องการแขวนป;ายน�.โดยใช6
เส6นลวดสองเส6นย$ดติ�ดก�นด�ง ร8ป ลวดแติ5ละเส6นจํะติ6อง
สามารถุร�บัแรงกระที่�าได6อย5างน6อยที่��ส�ดเที่5าใด
60 30
ชมรมฟ>ส�กส2
กฎการื่เคลื่��อนท��ข�อท�� 2• ถ่�าม�แรื่งมากรื่ะท�าตั�อว�ตัถ่# หรื่�อแรื่งท��มากรื่ะท�าน�2น
ไม�ห�กลื่�างก�นเป1นศ)นย%ว�ตัถ่#จัะเคลื่��อนท��ด�วยความเรื่�ง
ความเรื่�ง = แรื่งลื่�พธิ%/มวลื่ของว�ตัถ่# ความเรื่�งม�ท�ศทางตัามท�ศของแรื่งลื่�พธิ%ท��มากรื่ะท�า
amF
F
m
a
หน5วยของแรง• แรงม�หน5วยเป4น น�วติ�น N
• แรงขนาด 1 น�วติ�น คั อ ปร�มาณแรงที่��ที่�าให6มวล 1 kg เคัล �อนที่��ด6วยคัวามเร5ง 1 m/s2
ที่��มาของกฎข6อที่�� 2• การที่ดลอง
aF
ma
1
เม �อมวลคังที่��
เม �อแรงคังที่��
องคั2ประกอบัของแรงและคัวามเร5ง yyxx maFmaF
ตั�วอย�าง 1. คันงานออกแรงในแนวราบัขนาดคังที่�� 20 N ลากกล5องที่��ม�มวล 40 kgจํากหย�ดน��งจํนม�คัวามเร7วเพ��มข$.น และเคัล �อนที่��ไปบันพ .นที่��ไม5ม�คัวามเส�ยดที่างจํงหาขนาดของคัวามเร5ง 2. ถุ6าคันงานออกแรงในแนวที่�าม�ม 30o เที่�ยบัก�บัแนวราบั ขนาดคัวามเร5งจํะเปล��ยนไปเป4นเที่5าใด
มวลื่แลื่ะน�2าหน�ก• มวล คั อ inertia• น�.าหน�กของว�ติถุ� คั อ ขนาดของแรงเน �องจําก
คัวามโน6มถุ5วงกระที่�าติ5อว�ติถุ�มวล m
gmw
แรงที่��เก��ยวข6องก�บัการแก6ป?ญหาโจํที่ย2 ฟ>ส�กส2 1
แรงที่��ส�าคั�ญที่��จํะพบัในการแก6ป?ญหาโจํที่ย2ฟ>ส�กส2 1 ม�อย85 4 แรงคั อ1. แรงโน6มถุ5วง (Gravitational force)2. แรงติ�.งฉื่าก (Normal force)3. แรงติ$ง (Tension force)4. แรงเส�ยดที่าน (Friction force)
แรงโน6มถุ5วง
Mพ .นด�น
2g
GMmF mg
R
m
gF
เม �อ 22
9.8 m/sGM
gR
m
gFพ .นด�น
แรงติ�.งฉื่าก (Normal force)
พ .นด�นm
gF
m
gFพ .นด�น
N
N
ผน�ง
mNF
พ .นด�น
แรงติ$ง(Tension force)
เป4นแรงที่��เก�ดข$.นในเส6นเอ7นหร อเส6นเช อก โดยที่�� 1 . ขนาดของแรงจํะเที่5าก�นติลอดที่�.งเส6น 2 . ที่�ศที่างของแรงจํะไปติามเส6นเช อก และม�ที่�ศออกจํากว�ติถุ�ที่��ถุ8กแรงกระที่�าเสมอ
M
m
mg
Mg
T
T
เม �อใดก7ติามที่��ว�ติถุ�เคัล �อนที่��บันพ .นผ�วที่��ไม5ม�คัวามเร�ยบัหร อผ5านติ�วกลางที่��ม�คัวามหน ด
เช5น อากาศหร อน�.า ว�ติถุ�จํะถุ8กติ6านที่าน ส5งผลให6เก�ดคัวามเปล��ยนแปลงของร8ปแบับัการ
เคัล �อนที่��อ�นเน �องมาจํากปฏิ�ก�ร�ยาระหว5างว�ติถุ�ก�บัส��งแวดล6อมที่��ว�ติถุ�ก�าล�งเคัล �อนที่��อย85
น� .น
เรื่าเรื่�ยกส��งท��ตั�านทานการื่เคลื่��อนท��ของ ว�ตัถ่#เชื�นน�2ว�า แรื่งเส�ยดทาน
แรงเส�ยดที่านเก�ดข$.นได6อย5างไร?
ผ�วเร�ยบัผ�วขร�ขระ
เก�ดแรงเส�ยดที่านน6อยเก�ดแรงเส�ยดที่านมาก
แรงเส�ยดที่านสถุ�ติย2และแรงเส�ยดที่านจํลน2
แรื่งเส�ยดทานสถ่�ตัย% (fs)เป4นแรงเส�ยด ที่านที่��เก�ดข$.นเม �อมวล M อย85น��ง ม�ที่�ศที่าง
ติรงก�นข6ามก�บัแรง F ที่��มากระที่�า
แรื่งเส�ยดทานจัลื่น% (fk) เป4นแรงเส�ยดที่านที่��เก�ดข$.นเม �อมวล M ก�าล�งเคัล �อนที่�� ม�ที่�ศที่างติรงก�นข6ามก�บัแรง F ที่��มากระที่�า
ขนาดของแรงเส�ยดที่านสถุ�ติย2และแรงเส�ยดที่านจํลน2
f s
=F
จํากการที่ดลองพบัว5าf Nด�งน�.น
แรื่งเส�ยดทานสถ่�ตัย% s sf N
เม �อ s คั อส�มประส�ที่ธ์�Aของแรงเส�ยดที่านสถุ�ติย2
แรื่งเส�ยดทานจัลื่น%k kf N
เม �อ k คั อส�มประส�ที่ธ์�Aของแรงเส�ยดที่านจํลน2
ส�มประส�ที่ธ์�Aของแรงเส�ยดที่านสถุ�ติย2และส�มประส�ที่ธ์�A
ของแรงเส�ยดที่านจํลน2โดยที่��วไปแล6วs >
k
ส�าหร�บัแรงเส�ยดที่านสถุ�ติย2 จํะเห7นว5า fs = F <
sN ในขณะที่��มวล M อย85น��ง และ fs = F = s Nในขณะที่��มวล M เร��มเคัล �อนที่��
ส5วนแรงเส�ยดที่านจํลน2 fk = kN ติลอด เวลาที่��มวล M เคัล �อนที่��
กฎการื่เคลื่��อนท��ข�อท�� 3ท#กแรื่งก�รื่�ยาท��กรื่ะท�าจัะม�แรื่งปฏิ�ก�รื่�ยาใน
ท�ศตัรื่งข�าม เสมอ
• แรื่งด�นของเชื�2อเพลื่�งท��พ# �งออกมาจัากจัรื่วด จัะด�นจัรื่วดไปข�างหน�า
• หน�าเจั5บ ม�อก5เจั5บด�วย• เน��องจัากม�แรื่งปฏิ�ก�รื่�ยา
กรื่ะท�าตั�อก�น
ไม6ออกแรงะที่�าก�บัล8กบัอลล8กบัอลม�แรงปฏิ�ก�ร�ยาติ5อไม6
กฎการเคัล �อนที่��ข6อที่��สามหากว�ติถุ�สองช�.นใดๆม�ปฏิ�ส�มพ�นธ์2ระหว5างก�น(เก�ดแรงกระที่�าติ5อก�น)แรงที่��กระที่�าติ5อว�ติถุ�ช�.นที่��สองอ�นเน �องมาจํากว�ติถุ�ช�.นที่��หน$�งจํะม�ขนาด
เที่5าก�บัแรงที่��กระที่�าติ5อว�ติถุ�ช�.นที่��หน$�งอ�นเน �องมาจํากว�ติถุ�ช�.นที่��สอง แติ5 ที่�ศที่างจํะติรงก�นข6าม และเร�ยกคั85ของแรงที่�.งสองว5าแรงกร�ยาและแรงปฏิ�กร�ยา
12 21F F
ติ�วอย5างคั85แรงกร�ยาและแรงปฏิ�กร�ยา
คั85แรงที่��โลกด$งด8ดมวล m และแรงที่��มวล m ด$งด8ดโลก
พ .นด�น
คั85แรงที่��ล8กบัอลกดพ .นโลกและแรงที่��พ .นโลกด�นล8กบัอล
ติ�วอย5างคั85แรงกร�ยาและแรงปฏิ�กร�ยา
คั85แรงที่��โปรติรอนด$งด8ดอ�เลคัติรอนและแรงที่��อ�เลคัติรอนด$งด8ดอ�เลคัติรอน
ติ�วอย5างคั85แรงกร�ยาและแรงปฏิ�กร�ยา
พ .นด�น
ผน�ง
จํงบัอกคั85แรงกร�ยาและแรงปฏิ�กร�ยาที่�.งหมดในระบับั และจํงบัอกด6วยว5าคั85แรงใดถุ$งแม6ม�ขนาดเที่5าก�นและม�ที่�ศที่างติรงก�นข6ามแติ5ไม5ใช5คั85แรงกร�ยาและแรงปฏิ�กร�ยา
แบับัฝึCกห�ด
• 1. อธ์�บัายกฎข6อที่�� 1 ของน�วติ�น พร6อมที่�.งยกติ�วอย5าง
• 2. อธ์�บัายกฎข6อที่�� 2 ของน�วติ�น พร6อมที่�.งยกติ�วอย5าง
• 3. อธ์�บัายกฎข6อที่�� 3 ของน�วติ�น พร6อมที่�.งยกติ�วอย5าง
อ6างอ�ง• ผศ.ดร.อน�สรณ2 น�ยมพ�นธ์2• ภาคัว�ชาฟ>ส�กส2 คัณะว�ที่ยาศาสติร2 มหาว�ที่ยาล�ย
อ�บัลราชธ์าน�• www.