1103 123 general physics i บทที่ 3...
Post on 11-Sep-2019
2 Views
Preview:
TRANSCRIPT
บทท 3กฎการเคลอนทของนวตนและความโนมถวง
ผศ.ดร.อนสรณ นยมพนธ
ภาควชาฟสกส คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยอบลราชธาน
1103 123General Physics I
มวล แรงและกฎการเคลอนทของนวตน
สาระสาคญ
• มวลเปนสมบตของวตถ ทตอตานการเปลยนสภาพการเคลอนท
• แรงเปนปรมาณเวกเตอรซงสามารถทาใหวตถเปลยนสภาพการเคลอนท
ได
• การเคลอนทของวตถตาง ๆ เปนไปตามกฎการเคลอนทของนวตน
มวล
• วตถทกชนดมลกษณะประจาตวอยางหนง คอ มสมบตตานตอการ
เปลยนสภาพการเคลอนท เราเรยกสมบตนนวาความเฉอย และปรมาณท
บอกวาวตถใดมความเฉอยมากหรอนอย คอ มวล
แรงลพธ (resultant force)
หมายถง
ผลรวมของแรงหลายแรงทกระทาตอวตถเดยวกน เสมอนกบม
แรงเพยงแรงเดยวกระทาตอวตถนน
Rr
2Fr
1Fr
การหาขนาดของแรงลพธ∑=+++= FFFFR
rrrrr...321
∑∑ == yyxx FRFR ;
22yx RRR +=
F2x
F2y
F1x
F1y
y
x22
21 xxx FFR +=
22
21 yyy FFR +=
ตวอยาง คานวณหาองคประกอยตามแนวแกน x และแกน y ของแรงลพธ
จากนนหาขนาดและทศทางของแรงลพธ
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
•เปนแรงทจะสงผลใหว ตถเกดการเคลอนทไดกตอเมอ
แหลงกาเนดของแรงมการสมผสกบวตถ เชน แรงอนเกดจาก
การลากหรอผลกรถ แรงอนเกดจากการเตะลกบอล
Field force
•เ ปนแรงทจะสงผลใหว ตถ เ กดการเค ลอนทไดโดยท
แหลงกาเนดของแรงไมจาเปนตองสมผสกบวตถ เชน แรง
โนมถวงของโลก แรงดงดดหรอผลกของประจไฟฟา
กฎการเคลอนทของนวตน
• Sir Isaac Newton นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ
คนพบธรรมชาตของการเคลอน
เมอ ประมาณ 300 กวาปทแลว• กฎแรงโนมถวง เมอป 1666• กฎการเคลอนท เมอป 1686
กฎการเคลอนทขอท 1
“วตถทหยดนงจะยงคงหยดนงตอไป และวตถทกาลงเคลอนทก
จะยงคงรกษาสภาพการเคลอนทนน ตราบใดทไมมแรงมา
กระทาตอวตถ หรอแรงทมากระทานนหกลางกนเปนศนย.”
• วตถทหยดนง เชน หนงสอ ทวางไวเฉยๆ จะไมมการเปลยนแปลงถาไม
มอะไรมากระทาตอมน
• รถทเคลอนทดวยความเรว 40 กโลเมตร/ชวโมง จะยงคงเคลอนทดวย
ความเรวเทาเดม จนกวาเราจะเหยยบเบรค หรอ เหยยบคนเรง
• การเหยยบเบรค หรอ เหยยบคนเรงเปนการออกแรงกระทาตอรถ
• เชอกทถกดงสองขางดวยแรงเทากน จะหยดนงอยตาแหนงเดม
• มแรงกระทาตอเชอก 2 แรง แตกระทาในทศตรงขามกน ดงดวยขนาดเทากน จงหกลางกน ทาใหเชอกอยนงตรงกลาง
ตวอยางโจทย กฎการเคลอนทขอท 1(สมดลของ
แรง)นกศกษาผหนงไดรบมอบหมายใหจดสราง
ปายชอชมรมฟสกส หลงจากออกแบบและ
สรางปายแลวพบวามวลรวมของปาย
เทากบ M kg หากตองการแขวนปายนโดย
ใชเสนลวดสองเสนยดตดกนดงรป ลวดแต
ละเสนจะตองสามารถรบแรงกระทาได
อยางนอยทสดเทาใด
60o 30o
ชมรมฟสกส
กฎการเคลอนทขอท 2• ถามแรงมากระทาตอวตถ หรอแรงทมากระทานนไมหกลางกน
เปนศนยวตถจะเคลอนทดวยความเรง
ความเรง = แรงลพธ/มวลของวตถ
ความเรงมทศทางตามทศของแรงลพธทมากระทา
∑ = amF rr
Fr m
ar
องคประกอบของแรงและความเรง
∑ ∑ == yyxx maFmaF
ตวอยาง
1. คนงานออกแรงในแนวราบขนาดคงท 20 N ลากกลองทมมวล 40 kgจากหยดนงจนมความเรวเพมขน และเคลอนทไปบนพนทไมมความเสยดทาง
จงหาขนาดของความเรง
2. ถาคนงานออกแรงในแนวทามม 30o เทยบกบแนวราบ ขนาดความเรงจะเปลยน
ไปเปนเทาใด
ตวอยาง
ลกบอลมมวล 0.3 kg ถกตไปบนพน
นาแขงดวยแรงสองแรงดงรป จงหา
ความเรง
ของลกบอลหลงจากทมนถกต
(sin20o = 0.342, cos20o=0.939)
x
y
60o
20o
NF 0.51 =r
NF 0.82 =r
แรงทเกยวของกบการแกปญหาโจทยฟสกส 1
แรงทสาคญทจะพบในการแกปญหาโจทยฟสกส 1 มอย 4 แรงคอ
1. แรงโนมถวง (Gravitational force)
2. แรงตงฉาก (Normal force)
3. แรงตง (Tension force)
4. แรงเสยดทาน (Friction force)
แรงตง(Tension force)เปนแรงทเกดขนในเสนเอนหรอเสนเชอก โดยท
1. ขนาดของแรงจะเทากนตลอดทงเสน
2. ทศทางของแรงจะไปตามเสนเชอก และมทศออกจากวตถทถกแรงกระทาเสมอ
M
m
mg
Mg
T
T
แรงเสยดทาน
เมอใดกตามทวตถเคลอนทบนพนผวทไมมความเรยบหรอผาน
ตวกลางทมความหนดเชน อากาศหรอน า วตถจะถกตานทาน
สงผลใหเกดความเปลยนแปลงของรปแบบการเคลอนทอน
เนองมาจากปฏกรยาระหวางวตถกบสงแวดลอมทวตถกาลง
เคลอนทอยนน
เราเรยกสงทตานทานการเคลอนทของวตถเชนนวา แรงเสยดทาน
แรงเสยดทานสถตยและแรงเสยดทานจลน
แรงเสยดทานสถตย (fs)เปนแรงเสยด
ทานทเกดขนเมอมวล M อยนง มทศทาง
ตรงกนขามกบแรง F ทมากระทา
แรงเสยดทานจลน (fk) เปนแรงเสยด
ทานทเกดขนเมอมวล M กาลงเคลอนท
มทศทางตรงกนขามกบแรง F
ทมากระทา
ขนาดของแรงเสยดทานสถตยและแรงเสยดทานจลน
จากการทดลองพบวา f N∝ดงนน
แรงเสยดทานสถตย
s sf Nμ≤เมอμs คอสมประสทธ
ของแรงเสยดทานสถตย
แรงเสยดทานจลน
k kf Nμ=เมอμk คอสมประสทธ
ของแรงเสยดทานจลน
สมประสทธของแรงเสยดทานสถตยและสมประสทธ
ของแรงเสยดทานจลน
โดยทวไปแลว μs > μk
สาหรบแรงเสยดทานสถตย จะเหนวา fs = F < μsN ในขณะทมวล M
อยนง และ fs = F = μsN ในขณะทมวล M เรมเคลอนท
สวนแรงเสยดทานจลน fk = μkN ตลอดเวลาทมวล M เคลอนท
กฎการเคลอนทขอท 3
ทกแรงกรยาทกระทาจะมแรงปฏกรยาในทศตรงขาม เสมอ
• แรงดนของเชอเพลงทพงออกมาจากจรวด จะดนจรวดไปขางหนา
กฎการเคลอนทขอทสาม
หากวตถสองชนใดๆมปฏสมพนธระหวางกน(เกดแรงกระทาตอกน)
แรงทกระทาตอวตถชนทสองอนเนองมาจากวตถชนทหนงจะมขนาด
เทากบแรงทกระทาตอวตถชนทหนงอนเนองมาจากวตถชนทสอง แต
ทศทางจะตรงกนขาม และเรยกคของแรงทงสองวาแรงกรยาและแรงปฏกรยา
12 21F F= −v v
ตวอยางคแรงกรยาและแรงปฏกรยา
คแรงทโลกดงดดมวล m
และแรงทมวล m ดงดดโลก
พนดน
คแรงทลกบอลกดพนโลก
และแรงทพนโลกดนลกบอล
ตวอยางคแรงกรยาและแรงปฏกรยา
พนดน
ผนง
จงบอกคแรงกรยาและแรงปฏกรยาทงหมด
ในระบบ และจงบอกดวยวาคแรงใดถงแมมขนาด
เทากนและมทศทางตรงกนขามแตไมใชคแรง
กรยาและแรงปฏกรยา
แบบฝกหด
1. อธบายกฎขอท 1 ของนวตน พรอมทงยกตวอยาง
2. ถาวตถไมมแรงกระทา จะมการเคลอนทหรอไม เพราะเหตใด
3. อธบายกฎขอท 2 ของนวตน พรอมทงยกตวอยาง
4. วตถจะตองเคลอนทไปตามทศทางของแรงลพธใชหรอไม เพราะเหตใด
5. จงหาความเรงของคนและรถ
6. อธบายกฎขอท 3 ของนวตน พรอมทงยกตวอยาง
top related