บทท 2

แรงและกฎการเคลอนท (Force and Laws of Motion )

แรง

ค าศพทเกยวของ

กฎการเคลอนทของนวตน 1 PHYSICS CMRU

นยามของแรง

2 PHYSICS CMRU

ประเภทของแรงตามการสมผส

PHYSICS CMRU 3

ประเภทของแรงในธรรมชาต

นกฟสกสแบงแรงในธรรมชาตเปนแรงพนฐาน 4 ชนดคอ 1) แรงโนมถวง (gravitational force) คอแรงดงดดระหวางมวลของวตถ 2) แรงแมเหลกไฟฟา (electromagnetic forces) เปนแรงทเกดขนระหวางประจไฟฟา ทอยนงหรอก าลงเคลอนท 3) แรงนวเคลยรแบบเขม (strong nuclear forces) เปนแรงทเกดขนภายใน นวเคลยส สงผลใหอนภาคภายในนวเคลยสรวมตวกนอยได 4) แรงนวเคลยรแบบออน (weak nuclear forces) เปนแรงทเกยวของกบการสลายตวของ สสาร

PHYSICS CMRU 4

การค านวณเกยวกบแรง

5

Ex. 1 จากรปจงหาเวกเตอรลพธ

การค านวณเกยวกบแรง

6

Ex. 2

ตวอยางเรอง แรงและกฎการเคลอนทของนวตน Ex. 3 ค านวณหาองคประกอบตามแนวแกน x และแกน y ของแรงลพธ จากนนหาขนาดและทศทางของ

แรงลพธ

PHYSICS CMRU 7

ค าศพททเกยวของ

8

มวลและน าหนก

9 PHYSICS CMRU

…

มวลและน าหนก

10 ถานกเรยนหนก 490 N บนโลก นกเรยนจะหนกเทาไหรบนดาวองคาร และนกเรยนจะมมวลเทาไรบนดาวองคาร

มวลและน าหนก

11 ถานกเรยนหนก 490 N บนโลก นกเรยนจะหนกเทาไหรบนดาวองคาร และนกเรยนจะมมวลเทาไรบนดาวองคาร

มวลของนกเรยน

น าหนกของนกเรยนบนดาวองคาร

กฎของนวตน Newton’s Law of Motion

• กฎขอท 1 กฎความเฉอยหรอกฎความสมดล • อธบายกรณวตถอยนง หรอมความเรวคงท

• 2 กฎขอท 2

• อธบายขณะวตถเคลอนทดวยความเรง a

• 3 กฎขอท 3 • อธบายแรงปฏกรยา

PHYSICS CMRU 12

PHYSICS CMRU 13

กฎการเคลอนทขอ 1 ของนวตน (Newton’s First Law of Motion)

13

สภาพสมดลของวตถ

14

สภาพสมดลของวตถ

15

สมดลตอการหมน

16

ภายใตสมดลตอการหมนพบวา “ผลรวมของโมเมนตตามเขมนาฬการอบจดหมนใดเทากบผลรวมของโมเมนตทวนเขมนาฬการอบจดหมนนน”

Mทวน = Mตาม

=

ถาวตถอยท งในสมดลตอการเลอนท และสมดลตอการหมน เราเรยกวา วตถอยในสมดลสมบรณ ( Absolute equilibrium)

ตวอยางวตถทอยภายใตกฎการเคลอนทขอท 1 ของนวตน • วตถทหยดนง เชน หนงสอ ทวางไวเฉยๆ จะไมมการเปลยนแปลงถาไมมอะไรมากระท าตอมน • รถทเคลอนทดวยความเรว 40 กโลเมตร/ชวโมง จะยงคงเคลอนทดวยความเรวเทาเดม จนกวา

เราจะเหยยบเบรก หรอ เหยยบคนเรง • การเหยยบเบรก หรอ เหยยบคนเรงเปนการออกแรงกระท าตอรถ • เชอกทถกดงสองขางดวยแรงเทากน จะหยดนงอยต าแหนงเดม • มแรงกระท าตอเชอก 2 แรง แตกระท าในทศตรงขามกน ดงดวยขนาดเทากน จงหกลางกน ท า

ใหเชอกอยนงตรงกลาง • ดาวเคราะหจะเคลอนทรอบดวงอาทตยเปนแนวเดมตลอดจนกวาจะมวตถมาชน • การเคลอนทในลกษณะรกษาสภาพการเคลอนทหรอตานการเคลอนทของวตถ เชน การไถลไปทางขวาของวตถเมออยในรถทก าลงเลยวซาย เปนตน • การตานการเคลอนทของบนได(เคลอนไปทางขวา) เมอมแรงกระท าจากรถคนสด า(ไป

ทางซาย) 17

18

T

m

60

T1 sin 60

Ex.4 แขวนวตถมวล m ดวยเชอกเบา ท ามม 60 องศา ดงรป ถาขนาดของแรงตงเชอกตามแนวระดบเทากบ 50 N จงหาแรง T และมวล m

19

กฎขอ 2 ของนวตน(Newton’s Second Law of Motion)

PHYSICS CMRU

ตวอยางการเคลอนทดวยความเรง

PHYSICS CMRU 20

PHYSICS CMRU 21

กฎขอ 2 ของนวตน (Newton’s Second Law of Motion)

PHYSICS CMRU 22

กฎขอ 3 ของนวตน (Newton’s Third Law of Motion)

กฎขอ 3 ของนวตน(Newton’s Third Law of Motion)

23 PHYSICS CMRU

กฎขอ 3 ของนวตน(Newton’s Third Law of Motion)

PHYSICS CMRU 24

กฎขอ 3 ของนวตน (Newton’s Third Law of Motion)

25 PHYSICS CMRU

หลกการเขยนแรงภายนอกกระท าวตถ 1. ตองมน าหนกทศดงลงพนเสมอ 2. ถาพจารณาเหนวา วตถกดพน จะมแรง N จากพนกระท าตงฉากตอวตถ

3. ถาพนฝด จะมแรงเสยดทานสถตหรอแรงเสยดทานจลน ทศตรงขามการเคลอนท 4. แรงตงเชอกจะมทศออกจากวตถเสมอ

26

พจารณาแรงปฏกรยาทพนกระท าตอวตถในทศตงฉาก

PHYSICS CMRU 27

5. ถาใชแรง 3.0 นวตน กระท าตอมวล 0.6 กโลกรม วตถจะเคลอนทดวยความเรงเทาใด 6. จะตองใชแรงขนาดเทาใดกระท าตอมวล 0.5 กโลกรม จงจะท าใหวตถนนเคลอนทดวยความเรง 4 m/s2

Ex.7 คานขนาดสม าเสมอมมวล 10 kg ยาว 10 m ปลายดานหนงตดบานพบกบผนง และปลายคานอกดานหนง แขวนดวยเชอกท ามม 30 ดงรป จงหาแรงปฏกรยาทบานพบกระท าตอคาน

PHYSICS CMRU 28

แรงเสยดทาน ( friction ) • แรงเสยดทาน หมายถง แรงทตอตานการเคลอนทของวตถโดยเกดขนระหวาง

ผวสมผสของวตถกบผวของพน แรงเสยดทานมทศตรงขามกบการเคลอนทของวตถ

ปจจยทมผลตอแรงเสยดทาน

1. มวล วตถทมมวลมากจะกดทบลงบนพนผวมาก จะมแรงเสยดทานมากกวาวตถทมมวลนอยซงจะกดทบลงบนพนผวนอย

2. ลกษณะผวสมผส ผวสมผสทเรยบจะเกดแรงเสยดทานนอยกวาผวสมผสทขรขระ PHYSICS CMRU 29

ประเภทของแรงเสยดทาน 1. แรงเสยดทานสถต (Static Friction) คอ แรงเสยดทานทเกดขนระหวางผวสมผส

ของวตถยงไมเคลอนท (อยนง) จนกระทงวตถเรมเคลอนท เชน ออกแรงผลกรถแลวรถยงอยนง เปนตน

2. แรงเสยดทานจลน (Kinetic Friction) คอ แรงเสยดทานทเกดขนระหวางผวสมผสของวตถขณะทวตถก าลงเคลอนทดวยความเรวคงตว เชน การกลงของวตถ การลนไถลของวตถและการไหลของวตถ เปนตน

PHYSICS CMRU 30

แรงเสยดทาน

PHYSICS CMRU 31

32

Ex. 8 วตถวางบนพนมความฝด เมอถกดงดวยแรง F=10N วตถพอดเคลอนท (แตไมเคลอนท) จงหา สปส. เสยดทานสถต

M=2 kg F

33 PHYSICS CMRU

Ex.9 จากตวอยางทผานมา ถาวตถวางบนพนมความฝด เมอถกดงดวยแรง F= 5 N วตถเคลอนทดวยความเรวคงท จงหา สปส เสยดทานจลน

เสถยรภาพและการทรงตว

34

c.g ยอมาจาก center of gravity คอ จดศนยถวง

หากสงเกตวตถตาง ๆ ทเปนของแขงและมรปทรงการวางวตถบนพนระนาบจะมลกษณะสมดลไดจะขนอยกบต าแหนงและแนวของจดศนยถวง จดศนยถวง คอจดทเหมอนต าแหนงทรวมของน าหนกของวตถทงกอน