ฟิสิกส์กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน(กลุ่ม)

รายงาน เรื่อง แรงและการเคลื่อนที่–กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน จัดท าโดย สามเณรธนวัฒน์ จันปา ชั้นม.5/1 เลขที่ 1 สามเณรพงศ์ศรัณย์ปาลดีเลิศ ชั้นม.5/2 เลขที่1 สามเณรสุขขี เพียรนุ ชั้นม.5/2 เลขที่ 8 สามเณรธวัชชัย ปั้นเกตุ ชั้นม.5/2 เลขที่ 13 เสนอ อาจารย์บัณฑิต ผ่องผึ้ง รายงานเล่มนี้เป็ นส่วนหนึ่งของวิชาวิทยาศาสตร์กายภาพ(ฟิ สิกส์) ภาคเรียนที่ 2 ปี การศึกษา 2566 โรงเรียนมหาวชิราลงกรณราชวิทยาลัย

ค ำน ำ รำยงำนเล่มน ้ ี จดัทำ ข ้ ึ นเพ ื่อเป็ นส่วนหน่ึ งของวิชำวิทยำศำสตร ์ กำยภำพ (ฟิ สิกส์) ช ้ นัมธัยมศ ึ กษำปี ท ี่5 เพื่อให้ได้ศึกษำหำควำมรู้ ในเรื่องแรงและกำรเคลื่อนที่ –กฎกำรเคลื่อนที่ของนิวตัน และได้ศึกษำอย่ำงเข้ำใจ เพื่อเป็นประโยชน์กับกำรเรียน หวังว่ำรำยงำนเล่มน ้ ี จะเป็ นประโยชน ์ กบัผูอ ้่ำนหร ื อนกัเร ี ยน นกัศ ึ กษำ ท ี่กำ ลงัหำขอ ้ มูลเร ื่องน ้ ี อยู่หำกมีข้อผิดพลำดประกำรใด ขอน้อมรับและขออภัยมำ ณ ที่นี่ด้วย จัดท ำโดย สำมเณรธนวัฒน์ จันปำ สำมเณรพงศ์ศรัณย์ปำลดีเลิศ สำมเณรสุขขี เพียรนุ สำมเณรธวชัชยั ป ้ันเกตุ

แรงและการเคลื่อนที่ แรงและกำรเคลื่อนที่มีหน่วยยอ่ย ดงัน้ี - แรงและกำรแตกแรง - แรงดึงดูดระหว่ำงมวล - แรงในแนวต้งัฉำก - แรงตึงเชือก - แรงเสียดทำน แรงและการแตกแรง แรง เป็ นกำรกระที่ผลักหรือดึงเป็ นปริมำณเวกเตอร์ถ้ำแรงลัพธ์ที่กระท ำ กับศูนย์วัตถุจะเปลี่ยนสภำพเป็ นกำรเคลื่อนที่ แรงมี 2 ประเภท คือ 1.แรงที่ต้องสัมผัส ค ื อแรงที่ตอ ้ งสัมผสัวตัถุก่อนถ ึ งจะเกิดแรงได ้เช่น กำรผลักของ ,กำรดึงของ เป็ นต้น 2.แรงที่ไม่ต้องสัมผัส คือ แรงทีไม่ต้องสัมผัสวัตถุก็เกิดแรงได้ เช่น แรงแม่เหล็ก , แรงทำงไฟฟ้ำ เป็ นต้น มวล( mass ; m ) ของวัตถุ คือ ปริมำณที่บอกให้ทรำบว่ำวัตถุใดมีควำมเฉื่อยมำกหรือ น้อย มีหน่วยเป็ นกิโลกรัม ( kg ) น ้าหนัก ( Weight ; W) ของวัตถุ คือแรงที่โลกดึงดูดวัตถุ และทิศลงในแนวดิ่ง มีหน่วย เป็ นนิวตัน (N) โดยกำรคำ นวณน้ำ หนกัสำมำรถหำไดจ ้ ำกสูตร

แรงลัพธ์หมำยถ ึ งผลรวมของแรงที่กระทำ ต่อวตัถุท้งัขนำดและทิศทำง ซ่ึ งเกิดได ้ 3 รูปแบบ คือ ดึงไปด้ำนเดียวกัน ดึงไปคนละด้ำนกันด้วยแรงไม่เท่ำกัน หรือดึงไปคนละด้ำนกันด้วยแรงเท่ำกัน ซึ่งกำรใช้ประโยชน์ของแรงลัพธ์มีมำกมำย ในชีวิตประจ ำวันเมื่อดึงหรือผลักวัตถุด้วยแรงมำกกว่ำหนึ่งแรงแล้วท ำให้วัตถุเคลื่อนที่ ผลของกำรเคล ื่อนที่น้นัดูเสม ื อนว่ำเป็ นผลจำกแรงหน่ึ งแรงที่กระทำ ต่อวตัถุ แต่แรงหน่ึ งแรงน้ีจริง ๆ แลว ้ เป็ นผลลพัธ ์ ของแรงหลำย ๆ แรงที่กระทำ พร ้ อมกนั กำรเกิดของแรงลัพธ์มี 3 รูปแบบคือ 1. หำกมี2แรงผลกัวตัถุไปตำมพ้ื นรำบในทิศทำงเดียวกนัแรงท้งัสองแรงจะรวมเขำ ้ ด้วยกันเป็ นแรงลัพธ์ที่ท ำให้วัตถุเคลื่อนที่ 2. หำกมีแรง 2แรงผลกัวตัถุไปตำมพ้ื นรำบในทิศทำงตรงขำ ้ มกนัหำกแรงดำ ้ นใดมี มำกกว่ำวตัถุจะเคลอ ื่นที่ไปตำมทิศทำงของแรงน้นั 3. หำกมีแรง 2แรงผลกัวตัถุไปตำมพ้ื นรำบในทิศทำงตรงกนัขำ ้ ม และแรงท้งัสองแรง มีขนำดเท่ำกัน วัตถุจะไม่เคลื่อนที่ สรุปคือถ้ำแรงลัพธ์มีกำรกระท ำต่อวัตถุนนั่ค ื อทำ ให ้ วตัถุเกิดกำรเคล ื่อนที่แรงลัพธ์ที่ เกิดข้ึ นน้นัตอ ้ งไม่เป็ นศูนย ์ แต่ถำ ้ แรงที่กระทำ ต่อวตัถุน้นั ไม่ทำ ให ้ วตัถุเคล ื่อนที่แรง ลพัธ ์ ที่เกิดข้ึ นจะมีค่ำเป็ นศูนย ์

การรวมแรง เหม ื อนกำรรวมเวกเตอร ์ ทวั่ ไป โดยมีวิธีรวมแรงดงัน้ี 1.วำดรูป 2. กำรค ำนวณ 2.1 แรงอยู่บนเส้นตรงเดียวกัน ก ำหนดทิศใดทิศหนึ่งเป็ นบวก ทิศที่ตรงข้ำมกับทิศที่ก ำหนดจะเป็ นลบ แล้วน ำขนำดมำรวมกันตำมเครื่องหมำยที่ได้ ค ำตอบถ้ำออกมำเป็ นค่ำบวก ก็มีทิศเดียวกับทิศที่ก ำหนดให้เป็ นบวก ถ้ำค ำตอบที่ได้มีค่ำลบก็มีทิศตรงข้ำม กับที่ก ำหนด เช่น

2.2แรงต้งัฉำกกนั ขนำดของแรงลัพธ์จะหำได้ด้วยวิธีพีทำโกรัส 2.3 แตกแรง จำกกำรที่เรำสำมำรถรวมแรงเป็ นแรงลัพธ์ได้ ใบำงกรณีก็อำจแตกแแรงออก เพื่อให้สะดวกต่อกำรใช้งำนได้

โดยมีขั้นตอนการแตกแรงดังนี้

แรงดึงดูดระหว่างมวล วัตถุที่มีมวลจะมีแรงด ึ งดูซ่ึ งกนัและกนัซ่ึ งแรงท้งัสองจะมีขนำดเท่ำกนั แต่มีทิศตรงข้ำมกัน ดังรูป ซึ่ง F1 มีขนำดเท่ำกับ F2 ขนำดของแรงท้งัสองสำมำรถคำ นวณไดจ ้ ำกสูตร โดยที่ FG คือ แรงดึงดูดระหว่ำงมวล G คือ ค่ำโน้มถ่วงสำกล มีค่ำเท่ำกับ 6.67 × 10-11 นิวตัน·เมตร2 /กิโลกรัม2 R ค ื อระยะห่ำงระหว่ำงมวลท้งัสอง มวลทุกมวลจะมีแรงดึงดูดระหว่ำงกัน เช่น มนุษย์ 2 คนก็มีแรงดึงดูดเข้ำหำกัน แต่แรงน้นัมีค่ำนอ ้ ยมำก ๆ ทำ ให ้ไม่รู้ส ึ กว่ำมีแรงด ึ งดูดอยู่แรงน้ีจะมีผลกบัวตัถุ ที่มีมวลมำก ๆ เช่น โลก ดำวเครำะห์ต่ำง ๆ เป็ นต้น

แรงในแนวตั้งฉาก ถำ ้ เรำมีวตัถุวำงอยนู่ ิ่งบนพ้ื น จะมีแรงโนม ้ ถ่วงของโลกมำกระทำ ตอ่วตัถุน้นั จำกกฎข้อที่ 1ของนิวตัน คือ ΣF = 0แสดงว่ำ ต้องมีแรงต้ำนแรงโน้มร่วงเพื่อท ำให้ วตัถุอยนู่ ิ่งได ้ นนั่ค ื อแรงที่พ้ื นดนัวตัถุเรียกว่ำแรงในแนวตั้งฉาก (FN ) และค่ำของแรง ในแนวต้งัฉำกเป็ นไดห ้ ลำยค่ำ

คุณสมบัติของแรงในแนวตั้งฉาก 1. มีทิศต้งัฉำกกบัพ้ื นผิวเสมอ 2. มีอยู่เมื่อวัตถูกดลงบนพ้ื นผิว แรงตึงเชือก ถำ ้ เรำมีวตัถุที่ห ้ อยอยนู่ ิ่งบนเพดำนดว ้ ยเช ื อกเบำจะมีแรงโน้มถ่วงมำกระท ำ ต่อวตัถุน้นั ในกรณีน้ีแรงที่มำตำ ้ นแรงโนม ้ ถ่วงค ื อแรงตึงเชือก (FT ) คุณสมบัติของแรงตึงเชือก 1. ถ้ำเชือกไม่มีมวลกำรดึงเชือกที่ไม่มีมวลที่ผูกติดกับวัตถุจะเหมือนกับกำรดึงวัตถุ ธรรมดำ 2. ขนำดของเเรงต ึ งเช ื อกจะมีค่ำเท่ำกนัท้งัเส้ น 3. ทิศทำงของแรงตึงเชือกขนำนกับเชือกทุก ๆ จุดบนเส้นเชือก ท ำให้สำมำรถใช้เชือก เป็ นอุปกรณ์ในกำรเปลี่ยนทิศทำงของแรงได้ กำรวดัค่ำแรงต ึ งเช ื อกเรำสำมำรถเอำตำชงั่สปริงมำชงั่ระหว่ำงกลำงเส้ นเช ื อกตรงจุด ที่เรำอยำกหำแรงต ึ งเช ื อกโดยค่ำที่อ่ำนไดจ ้ ำกตำชงั่สปริงจะเป็ นค่ำของแรงต ึ งเช ื อก แรงเสียดทาน แรงเสียดทำน คือ แรงที่ต้ำนกำรเคลื่อนที่ ซึ่งเกิดข้ึ นระหว่ำงผิวสัมผสัของวตัถุ ตัวย่อ คือ f

แรงเสียดทานมี 2 ชนิด คือ 1. แรงเสียดทำนสถิต(f s ) คือแรงเสียดทำนที่เกิดข้ึ นระหว่ำงพ้ื นผิวกบัวตัถุโดยที่มีแรงมำกระทำ กบัวตัถุในแนวขนำนกบัพ้ื นผิวแต่วตัถุไม่เคล ื่อนที่ค่ำของแรงเสียดทำน สถิตจะมีได้หลำยค่ำ โดยมีค่ำเท่ำกับแรงที่มำกระท ำกับวัตถุแต่วัตถุไม่ เคลื่อนที่ จนมีค่ำมำกสุดคือแรงเสียดทานสถิตมากสุด (f smax) โดย μsคือ สัมประสิทธิ์ ควำมเสียดทำนสถิต 2. แรงเสียดทำนจลน์(fk ) คือ แรงเสียดทำนที่เกิดระหว่ำงพ้ื นผิวกบัวตัถุขณะที่วตัถุเคล ื่อนที่ แรงเสียดทำนจลน์จะคงที่ตลอด และจะมีค่ำน้อยกว่ำค่ำเเรงเสียดทำนสถิต มำกสุด ในพ้ื นผิวสัมผสัเดียวกนั โดย μkคือ สัมประสิทธิ์ ควำมเสียดทำนจลน์ -ค่ำ μsจะมีค่ำมำกกว่ำ μk เสมอบนพ้ื นผิวเดียวกนั

คุณสมบัติของแรงเสียดทาน 1. มีทิศขนำนกบัพ้ื นผิว 2. มีทิศต้ำนกำรเคลื่อนที่ของวัตถุ ไม่มีทำงที่จะส่งเสริมกำรเคล ื่อนที่ให ้ เร ็ วข้ึ น 3. วัตถุจะต้องสัมผัสพ้ื นผิวถ ึ งจะมีแรง

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน กฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1 ของนิวตัน “วตัถุจะคงสภำพอยนู่ ิ่ง หร ื อสภำพเคล ื่อนที่ดว ้ ยควำมเร ็ วคงตวัในแนวตรง นอกจำกจะมีแรงลัพธ์ซึ่งมีค่ำไม่เป็ นศูนย์มำกระท ำ” จำกกำรศ ึ กษำเกี่ยวกบัแรงและสภำพกำรเคล ื่อนที่ของวตัถุพบว่ำวตัถุที่อยนู่ ิ่ง ถ้ำไม่มีแรงภำยนอกอื่นใดมำกระท ำต่อวัตถุ หรือถ้ำมีแรงภำยนอกหลำยแรงมำกระท ำ ต่อวตัถุแต่แรงลพัธ ์ ของแรงภำยนอกเหล่ำน้นัเป็ นศูนยแ ์ ลว ้ วตัถุยงัคงรักษำสภำพนิ่งไว ้ อย่ำงเดิม นอกจำกน้ีวตัถุที่กำ ลงัเคล ื่อนทดี่ว ้ ยควำมเร ็ วค่ำหน่ึ งถำ ้ไม่มีแรงภำยนอกอน ื่ ใดมำกระท ำต่อวัตถุ หรือถ้ำมีแรงภำยนอกหลำยแรงมำกระท ำต่อวัตถุ แต่แรงลัพธ์ ของแรงภำยนอกเหล่ำน้นัเป็ นศูนยแ ์ ลว ้ วตัถุน้นัยงัคงรักษำสภำพกำรเคล ื่อนที่ดว ้ ย ควำมเร ็ วคงตวัน้นัตลอดไป สรุปได้ว่ำ ถ้ำแรงลัพธ์ที่กระท ำต่อวัตถุเป็ นศูนย์ วัตถุจะไม่เปลี่ยนสภำพกำรเคลื่อนที่ กล่ำวค ื อถำ ้ เดิมวตัถุอยนู่ ิ่งก ็ จะอยนู่ ิ่งตลอดไป แตถ่ำ ้ เดิมวตัถุกำ ลงัเคล ื่อนที่ดว ้ ยควำมเร ็ ว ค่ำหน่ึ งวตัถุน้นัก ็ จะยงัคงเคล ื่อนที่ต่อไปในแนวตรง ตำมทิศทำงเดิมดว ้ ยควำมเร ็ วคงตวั น้นตลอดไป ั สมการกฎข้อที่ 1 ∑F = 0 เมื่อ ∑F คือ ผลรวมของแรงหรือแรงลัพธ์

กฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 2 ของนิวตัน “เมื่อมีแรงลัพธ์ซึ่งมีขนำดไม่เป็ นศูนย์มำกระท ำต่อวัตถุ จะท ำให้วัตถุเกิดควำมเร่ง ในทิศเดียวกับแรงลัพธ์ที่มำกระท ำ และขนำดของควำมเร่งจะแปรผันตรงกับขนำด ของแรงลัพธ์ และจะแปรผกผันกับมวลของวัตถุ” จำกกำรศึกษำสภำพกำรเคลื่อนที่ของวัตถุ ถ้ำแรงลัพธ์ที่กระท ำต่อวัตถุมีค่ำไม่เป็ นศูนย์ วตัถุจะเปลี่ยนสภำพกำรเคล ื่อนที่กล่ำวค ื อควำมเร ็ วของวตัถุอำจเพิ่มข้ึ นหร ื อลดลง หร ื ออำจเปลี่ยนทิศทำงกำรเคล ื่อนที่ซ่ึ งเรียกว่ำ วตัถุมีควำมเร่ง ท้งัน้ีข้ึ นอยกู่บัขนำด และทิศทำงของแรงลัพธ์ที่กระท ำต่อวัตถุ สมการกฎข้อที่ 2 ∑F = ma เมื่อ ∑F คือ ผลรวมของแรงหรือแรงลัพธ์ m คือ มวลของวัตถุ a คือ ควำมเร่งของวัตถุ *F หรือแรง มีหน่วยเป็ น นิวตันโดย 1 นิวตัน เท่ำกับ 1 kg • m/s2 หรือหมำยควำมว่ำ แรง 1 นิวตัน คือ แรงที่ท ำให้วัตถุ 1 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วย ควำมเร่ง 1 m/s2

กฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 3 ของนิวตัน “ทุกแรงกิริยำจะต้องมีแรงปฏิกิริยำที่มีขนำดเท่ำกัน และทิศตรงข้ำมเสมอ” จำกกำรศึกษำในขณะที่มีแรงมำกระท ำต่อวัตถุ วัตถุจะออกแรงโต้ตอบต่อแรง ที่มำกระทำ น้นัเช่น เมื่อเรำออกแรงผลักก ำแพง เรำจะรู้สึกว่ำก ำแพงก็ออกแรงผลัก ม ื อเรำ หร ื อเม ื่อเรำออกแรงด ึ งเคร ื่องชงั่สปริง เรำจะรู้ส ึ กว่ำเคร ื่องชงั่สปริงก ็ ด ึ งม ื อเรำ และยิ่งเรำออกแรงด ึ งเคร ื่องชงั่สปริงดว ้ ยแรงมำกข้ึ นเท่ำไรเรำก ็ จะรู้ส ึ กว่ำ เคร ื่องชงั่สปริงยิ่งด ึ งม ื อเรำมำกข้ึ นเท่ำน้นั สมการกฎข้อที่ 3 F12=-F21 เมื่อF12 ค ื อแรงกิริยำที่วตัถุชิ้นที่1กระทำ ต่อวตัถุชิ้นที่2 F21ค ื อแรงปฏิกิริยำที่วตัถุชิ้นที่2กระทำ ต่อวตัถุชิ้นที่1 ตวัอยำ่งเช่น ขณะที่คนกำ ลงัพำยเร ื อจะดนัไมพ ้ ำยไปขำ ้ งหลงัและเกิดควำมเร่งข้ึ น มีแรงที่ไมพ ้ ำยกระทำ ต่อน้ำ เป็ นแรงกิริยำและน้ำ จะดนัไมพ ้ ำยไปขำ ้ งหนำ ้ ซึ่งเป็ นแรงปฏิกิริยำ เป็ นผลให้เรือเคลื่อนไปข้ำงหน้ำ ขนำดของแรงที่ไม้พำยกระท ำ กบัน้ำ เท่ำกบัขนำดของแรงที่น้ำ กระทำ กบัไมพ ้ ำยแต่มีทิศทำงตรงขำ ้ มกนั

บรรรณำนุกรม https://anyflip.com/coumm/jlbt/