แรงในธรรมชาติ

บททLี O2GO

เรือง
แรงในธรรมชาติ

2.1 แรงโน้มถ่วงกบั การเคลือนทขี องวตั ถุต่างๆรอบโลก
2.1.1 2แ.1รงโน้มถ่วงกบั แรงดงึ ดูดระหว่างมวล

บริเวณทมี สี นามโน้มถ่วง วตั ถุทมี มี วลจะมแี รงโน้มถ่วงกระทําต่อวตั ถุนัน
ในทศิ พ่งุ เข้าหาวตั ถุทเี ป็ นแหล่งสนามโน้มถ่วง

www.themegallery.com Company Logo

ดาวเทยี มเคลือนทรี อบโลก
ได้เพราะอะไร ?

ดาวเทยี มมมี วลและอยู่ในสนามโน้มถ่วงของโลก แสดงว่ามแี รงโน้ม
ถ่วงของโลกกระทาํ กบั ดาวเทยี ม โดยมีทศิ พ่งุ เข้าหาจุดศูนย์กลางของ
โลก และยงิ ระยะห่างระหว่างดาวเทยี มกบั โลกมากขนึ ขนาดของสนาม
โน้มถ่วงจะยงิ ลดลง

www.themegallery.com Company Logo

แรงโน้มถ่วงเป็ นผลมาจากแรงดงึ ดูดระหว่าง
มวล โดยในธรรมชาตวิ ตั ถุจะมแี รงดงึ ดูดระหว่างกนั
ตามกฎความโน้มถ่วงสากล (law of universal
gravitation) เสนอโดยไอแซก นวิ ตัน

www.themegallery.com Company Logo

www.themegallery.com กฎความโน้มถ่วงสากล สรุป
ได้ว่า มวลแต่ละก้อนจะมแี รงดงึ ดูด
ซึงกนั และกนั โดยขนาดของแรง
จะเพมิ ขนึ เมือ มวลมคี ่ามากขนึ
หรือระยะห่างน้อยลง และทศิ ทาง
ของแรงทกี ระทาํ กบั มวลก้อนหนึง
จะชีไปยงั มวลอกี ก้อนหนึง

คาํ ถามชวนคดิ หน้า 47 จํานวน 1 ข้อ

Company Logo

2.1.2 การเคลือนทขี องดาวเทยี มและดวงจนั ทร์รอบโลก

แรงโน้มถ่วงของโลกทาํ หน้าทเี ป็ นแรงสู่ศูนย์กลาง ทาํ ให้ดาวเทียม
และดวงจนั ทร์เคลือนทรี อบโลกได้เมือมีอตั ราเร็วทีเหมาะสม ขนึ อยู่
กบั ระยะห่างจากศูนย์กลางโลก ถ้าวตั ถุทอี ยู่ใกล้จะมอี ตั ราเร็วมากกว่า

เช่น ดาวเทยี มมีอตั ราเร็วมากกว่าดวงจนั ทร์

www.themegallery.com Company Logo

จรวดขบั ดนั จะผลกั ดาวเทยี มให้เคลือนทีได้ความเร็วพอเหมาะ

เรียกว่า ความเร็วหลดุ พ้น (escape velocity)
จากนันดาวเทยี มกจ็ ะวงิ อยู่ภายใต้แรงดงึ ดูดของโลกและดาวต่างๆ
ขนาดความเร็วหลดุ พ้นประมาณ 40,320 km/h

www.themegallery.com Company Logo

ดาวเทยี มมกี ารสูญเสียสภาพวงโคจรไปได้บ้าง ดาวเทยี มจงึ มีจรวดเลก็ ๆ
คอยปรับวงโคจรให้อยู่วงเดมิ

ทพี ดู ๆกนั ว่า ดาวเทยี มหมดอายุ จริงๆคือเชือเพลงิ ของจรวดปรับวงโคจร
หมดทาํ ให้รักษาวงโคจรไม่ได้ และตกลงสู่โลกในทสี ุด

แต่ในทางปฏิบตั ิ เมือศูนย์ควบคุมรู้ว่า เชือเพลงิ ใกล้จะหมด เขามกั จะจุด
จรวดเฮือกสุดท้าย ดดี ดาวเทยี มเตะออกนอกวงโคจรไปเป็ นขยะอวกาศ แล้ว
เอาดาวเทยี มดวงใหม่มาหยอดแทนทตี าํ แหน่งเดมิ

เด้อค่ะเด้อ

คาํ ถามชวนคดิ หน้า 48 จํานวน 2 ข้อ

www.themegallery.com Company Logo

2.1.3 การประยุกต์ใช้ประโยชน์จากเรืองแรงโน้มถ่วงและสนามโน้มถ่วง

1. ด้านการก่อสร้าง
เช่น การตอกเสาเขม็ , ลูกดงิ สําหรับงานก่อสร้าง

www.themegallery.com Company Logo

2. ด้านการผลติ ไฟฟ้า
เช่น ไฟฟ้าจากพลงั นํา , โคมไฟความโน้มถ่วง

เปลยี นพลงั งานศักย์เป็ นพลงั งานจลน์ ไปหมุนกงั หัน Company Logo

www.themegallery.com

3. ด้านการพยาบาล
เช่น การรักษาโดยการถ่วงนําหนัก , การจดั ท่าผู้ป่ วยเพือเอานําออกจากปอด

www.themegallery.com Company Logo

สนามโน้มถ่วง (Gravitational Field)

สนามโน้มถ่วงทตี าํ แหน่งสูงจากผวิ โลก มีการเปลยี นแปลงหรือไม่ อย่างไร
สามารถศึกษาได้จากตวั อย่างในตารางต่อไปนี

www.themegallery.com Company Logo

แรงโน้มถ่วงของโลกทกี ระทาํ ต่อวตั ถุ กค็ ือนําหนัก (weight) ของวตั ถุ
บนโลก หาได้จากสมการ

W = mg

เมือ m = มวลของวตั ถุ หน่วยเป็ นกโิ ลกรัม (kg)
g = ความเร่งโน้มถ่วง หน่วยเป็ นเมตรต่อวนิ าที2 (m/s2)
W = นําหนักของวตั ถุ หน่วยเป็ นนิวตนั (N)

ให้แต่ละคนหานําหนักของตนเอง

คาํ ถามตรวจสอบความเข้าใจ 2.1 หน้า 51 จาํ นวน 3 ข้อ

www.themegallery.com Company Logo

สนามแม่เหลก็

2.1

ขวั แม่เหลก็ มี 2 ขวั คือ
ขวั เหนือ ขัวใต้

สารแม่เหลก็ (Ferromagnetic) หมายถึง วตั ถุทีเป็นแม่เหลก็
อยา่ งแรง (ทาํ ใหเ้ ป็นแม่เหลก็ ไดง้ ่าย ) ไดแ้ ก่ เหลก็ นิเกลิ โคบอลต์

www.themegallery.com Company Logo

คุณสมบัติของแม่เหลก็

www.themegallery.com Company Logo

เขม็

เขม็ ทศิ สนามแม่เหลก็ ลวดหนีบกระดาษ

เหรียญ นิเกลิ + โคบอลต์ รถไฟ
ฮาร์ดดสิ ก์
www.themegallery.com

การทดลอง
แนวการเรียงตัวของผงเหลก็ รอบแท่งแม่เหลก็

1. นําผงตะไบเหลก็ โรยบางๆบนกระดาษสีขาว สังเกตและบนั ทกึ ผล
จากนันเทผงตะไบเหลก็ คืนทเี ดมิ
ถ่ายรูปทีเห็น

2. นําแท่งแม่เหลก็ 1 แท่งวางใต้แผ่นกระดาษสีขาว แล้วโรยผงเหลก็
รอบบริเวณทมี แี ท่งแม่เหลก็ อยู่ สังเกตและบันทกึ ผล จากนันเทผง
ตะไบเหลก็ คืนทีเดมิ
ถา่ ยรูปทีเห็น

www.themegallery.com

3. นําแท่งแม่เหลก็ 2 แท่งวางใต้แผ่นกระดาษสีขาว โดยหันขัว
เหมือนกนั เข้าหากนั วางห่างกนั 2 นิว แล้วทาํ เหมือข้อที 2

ถ่ายรูปทีเห็น

4. นําแท่งแม่เหลก็ 2 แท่งวางใต้แผ่นกระดาษสีขาว โดยหันขัวต่างกนั
กนั เข้าหากนั วางห่างกนั 2 นิว แล้วทําเหมือข้อที 2

ถ่ายรูปทีเห็น

www.themegallery.com Company Logo

5. นําแท่งแม่เหลก็ 2 แท่งวางใต้แผ่นกระดาษสีขาว โดยวางแบบขนานหัน
ขัวเหมือนกนั เข้าหากนั วางห่างกนั 2 นิว แล้วทาํ เหมือข้อที 2

ถ่ายรูปทีเห็น

6. นําแท่งแม่เหลก็ 2 แท่งวางใต้แผ่นกระดาษสีขาว โดยวางแบบขนานหัน
ขัวต่างกนั เข้าหากนั วางห่างกนั 2 นิว แล้วทาํ เหมือข้อที 2

ถา่ ยรูปทีเห็น

www.themegallery.com Company Logo

การทดลอง
การหาทศิ ของสนามแม่เหลก็

1. นําเข็มทศิ จาํ นวน 3 อนั วางระหว่างแท่งแม่เหลก็ 2 แท่ง สังเกตและวาดรูป

2. นําเขม็ ทศิ จํานวน 3 อนั วางระหว่างแท่งแม่เหลก็ 2 แท่งโดยกลบั ทศิ ของ
ขวั แม่เหลก็ ทงั สอง สังเกตและวาดรูป

www.themegallery.com Company Logo

จากการทดลองพบว่าเมือกลบั ขวั ของแท่งแม่เหลก็ อย่างไร
กต็ าม เขม็ ทศิ จะชีไปทางขวั ใต้เสมอ ดงั นัน สนามแม่เหลก็ จะมี
ทศิ จากขวั เหนือไปขวั ใต้

www.themegallery.com Company Logo

www.themegallery.com จุดสะเทนิ คือ บริเวณทสี นามแม่เหลก็ มคี ่าเป็ นศูนย์

Company Logo

สรุป

บริเวณใดทมี แี รงแม่เหลก็ กระทาํ เรียกว่า สนามแม่เหลก็ (magnetic field) เมือ
เรานําวสั ดุทที าํ ด้วยเหลก็ เช่น ลวดหนีบกระดาษหรือเข็มหมุด ไปวางใกล้แม่เหลก็
แม่เหลก็ จะดูดวสั ดุเหล่านัน หรือเมือนําเข็มทศิ มาวาง กจ็ ะมีแรงมากระทาํ ให้เข็ม
ทศิ เบนไป นอกจากวสั ดุทที าํ ด้วยเหลก็ แล้ว แม่เหลก็ ยงั ดุดนิกเกลิ และโคบอลต์ด้วย

แนวการเรียงตัวของผงเหลก็ รอบแท่งแม่เหลก็ เรียกว่า เส้นสนามแม่เหล็ก
(magnetic field line) ซึงจะเห็นว่ามีสนามแม่เหลก็ ในบริเวณนัน แม้จะมองไม่
เห็นด้วยตาเปล่า บริเวณใดมคี วามหนาแน่นของเส้นสนามแม่เหลก็ น้อย
สนามแม่เหลก็ นันจะมีความเข้มข้นน้อย ส่วนบริเวณใดมคี วามหนาแน่นของเส้น
สนามแม่เหลก็ มาก สนามแม่เหลก็ นันจะมคี วามเข้มข้นสูง ซึงได้แก่ บริเวณขัวทงั
สองของแม่เหลก็

2.2 สนามแม่เหลก็ จากเส้นลวดตัวนําทีมกี ระแสไฟฟ้าผ่าน

กระแสไฟฟ้าสาม2าร.1ถทาํ ให้เกดิ สนามแม่เหลก็ ได้อย่างไร และทศิ ทางของ
สนามแม่เหลก็ มกี ารวางตัวอย่างไร

กจิ กกรรมที 2.1 สนามแม่เหลก็ จากลวดตวั นํา หน้า 52

VDO 1 ใน โฟล์เดอร์ บทที 2

VDO 2 ใน โฟล์เดอร์ บทที 2

www.themegallery.com Company Logo

เมือให้กระแสไฟฟ้าผ่านลวดตัวนําตรง จะเกดิ สนามแม่เหลก็ รอบลวดตัวนํา

ทศิ ของสนามแม่เหลก็ หาได้จาก กฎมือขวา (Right hand rule) โดยกาํ

มือขวารอบลวดตัวนําตรง ให้หัวแม่มือชีไปทางทิศของกระแสไฟฟ้า ทศิ ทางการ
เ
วนของนิวทงั สีคือ ทิศของสนามแม่เหลก็

www.themegallery.com Company Logo

ถ้าผ่านกระแสไฟฟ้าไปในลวดตัวนําทถี ูกดดั เป็ นวงกลม จะเกดิ สนามแม่เหลก็ รอบๆ ลวด
ตัวนํานัน การหาทศิ ของสนามแม่เหลก็ ยงั คงใช้กฎมือขวา โดยการกาํ ลวดตวั นําแต่ละส่วน
จะได้ทศิ ของสนามแม่เหลก็ ของลวดตวั นํานอกจากนี ยงั อาจใช้วธิ ีกาํ มือขวาวางบน
ระนาบของลวดตวั นํา โดยให้นิวทงั สีวนตามทศิ ของกระแสไฟฟ้า นิวหัวแม่มือจะชีไปตาม
ทศิ ของสนามแม่เหลก็

www.themegallery.com Company Logo

เมือใหก้ ระแสไฟฟ้าผา่ นโซลินอยด์ จะมีสนามแม่เหลก็ เกิดขึน การหาทิศของ
สนามแม่เหลก็ ใชว้ ิธีการแบบเดียวกบั การหาทิศของสนามแม่เหลก็ ของลวดตวั นาํ
วงกลม คือ กาํ มือขวาโดยใหน้ ิวทงั สีวนตามทิศของกระแสไฟฟ้า นิวหวั แม่มือจะชี
ไปตามทิศของสนามแม่เหลก็ ปลายของขดลวดดา้ นทีสนามแม่เหลก็ พงุ่ ออกมาจะ
เป็นขวั เหนือ และอีกปลายหนึงซึงสนามแม่เหลก็ พงุ่ เขา้ จะเป็นขวั ใต้

www.themegallery.com Company Logo

คาํ ถามตรวจสอบความเข้าใจ 2.2 หน้า 56

www.themegallery.com Company Logo

www.themegallery.com Company Logo

2.3 สนามแม่เหลก็ ทกี ระทาํ กบั อนุภาคทมี ีประจุไฟฟ้า
และเส้นลวดตวั นําทมี ีกระแสไฟฟ้าผ่าน

2.3.1แรงแม่เหลก็ ทกี ระทาํ กบั อนุภาคทมี ีประจุไฟฟ้า

หลอดรังสีแคโทด อเิ ลก็ ตรอน

VDO 3 ใน โฟล์เดอร์ บทที 2

www.themegallery.com Company Logo

เมืออเิ ลก็ ตรอนซึงเป็ นประจุลบ เคลือนทตี งั ฉากกบั สนามแม่เหลก็ ทมี ีทศิ พ่งุ
เข้าและตงั ฉากกบั จอเรืองแสง จะมแี รงกระทํากบั อเิ ลก็ ตรอนทําให้เบนลง และ

กลบั ทิศของสนามแม่เหลก็ อเิ ลก็ ตรอนจะเบนขนึ แรงนีจะเกดิ ขึนเมือ

ประจุไฟฟ้าเคลือนทไี ม่อยู่ในแนวเดยี วกบั สนามแม่เหลก็

www.themegallery.com Company Logo

2.3.2 แรงแม่เหลก็ ทกี ระทาํ กบั ลวดตวั นําทีมกี ระแสไฟฟ้าผ่าน

เมือลวดตัวนําทมี กี ระแสไฟฟ้าผ่าน
ขณะอยู่ในสนามแม่เหลก็ จะมแี รงกระทาํ
ต่อลวด และเมือกลบั ทศิ ของ
สนามแม่เหลก็ หรือทิศของกระแสไฟฟ้า
พบว่าแรงกระทาํ จะกลบั ทิศด้วย แสดงว่า
แรงทีกระทาํ มคี วามสัมพนั ธ์กบั ทิศของ
กระแสและทิศของสนามแม่เหลก็

VDO 4 ใน โฟล์เดอร์ บทที 2

www.themegallery.com Company Logo

2.3.3 หลกั การทาํ งานของมอเตอร์
แม่เหลก็

ขดลวด
แกนหมุน

www.themegallery.com

เมือให้กระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดทอี ยู่ในสนามแม่เหลก็ แรง
แม่เหลก็ ทเี กดิ ขนึ จะทาํ ให้ขดลวดหมุนในทศิ ทางหนึง เมือกลบั ทศิ
ของกระแส แรงแม่เหลก็ ทเี กดิ ขนึ จะกลบั ทิศทาํ ให้ขดลวดหมุนตรง
ข้าม เรียกว่า มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง เช่นมอเตอร์ในของเล่น ใน
รถยนต์ ในโรงงาน ส่วนมอเตอร์ในครัวเรือนเรียกว่า มอเตอร์ไฟฟ้า

กระแสสลบั เช่น เครืองซักผ้า ตู้เยน็ พดั ลม เครืองเป่ าผม

www.themegallery.com Company Logo

2.4 การเหนียวนําแม่เหลก็ ไฟฟ้า

2.4.1 การเกดิ อเี อม็ เอฟเหนียวนําและกระแสไฟฟ้าเหนียวนํา

ต่อขดลวดเขา้ กบั แกลแวนอมิเตอร์ นาํ แท่งแม่เหลก็ มาจ่อนิงๆ
เขม็ ไม่เบน เขม็ ไม่เบน
ไม่มีกระแส ไม่มีกระแส

www.themegallery.com Company Logo

นาํ แท่งแม่เหลก็ เคลือนทีเขา้ หรือออก หยดุ เคลือนทีแท่งแม่เหลก็
เขม็ เบน เขม็ ไม่เบน

มีกระแส ไม่มีกระแส

VDO 5 ใน โฟล์เดอร์ บทที 2

www.themegallery.com Company Logo

การเคลือนทนี ําแท่งแม่เหลก็ เข้าหาขดลวด หรือลดขวดเข้าหาแท่ง
แม่เหลก็ ทาํ ให้สนามแม่เหลก็ ทผี ่านขดลวดมีการเปลยี นแปลง ทําให้เกดิ
ความต่างศักย์ระหว่างปลายขดลวดทงั สอง ความแต่งศักย์ทเี กดิ ขนึ เรียกว่า
อเี อม็ เอฟเหนียวนํา (induced electromotive force หรือ induced emf )

กระแสไฟฟ้าทเี กดิ ขนึ จากวธิ ีนีเรียกว่า กระแสไฟฟ้าเหนียวนํา

(induced current ) เรียกกระบวนการนีว่า การเหนียวนาํ

แม่เหลก็ ไฟฟ้า พบโดย ไมเคลิ ฟาราเดย์ Company Logo
www.themegallery.com

2.4.2 หลกั การทาํ งานของเครืองกาํ เนิดไฟฟ้า

เมือหมุนแกนเครืองกาํ เนิดไฟฟ้า ทปี ระกอบด้วยขดลวดวางตวั อยู่ใน
สนามแม่เหลก็ จะทําให้สนามแม่เหลก็ ทผี ่านขดลวดมีการเปลียนแปลง
จงึ เกดิ อเี อม็ เอฟเหนยี วนําขนึ ทีขดลวด ทาํ ให้มกี ระแสไฟฟ้าเหนียวนํา
ผ่านหลอดไฟ แอมมเิ ตอร์ และโวลต์มิเตอร์ สังเกตจากความสว่างของ
หลอดไฟ

www.themegallery.com Company Logo

2.4.3 การประยกุ ต์ใช้ประโยชน์จากการเหนียวนําแม่เหลก็ ไฟฟ้า

เครืองกาํ เนิดไฟฟ้า
เครืองกาํ เนิดไฟฟ้าในรถจักรยาน
ลาํ โพง
ไมโครโฟน

คาํ ถามตรวจสอบความเข้าใจ 2.4 หน้า 75

www.themegallery.com Company Logo

www.themegallery.com Company Logo

2.5 แรงอ่อนและแรงเข้ม

แบบจาํ ลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด:
อเิ ลก็ ตรอน (สีเขยี ว) และนิวเคลยี ส (สีแดง)

อนุภาคทอี ยู่ในนิวเคลยี ส มีอกี ชือ คือ นิวคลอี อน

โปรตอน รวมกบั นิวตรอน

ดงั นันภายในอะตอมประกอบด้วยอนุภาค 3 ชนิดคือ
โปรตอน(proton) นิวตรอน(neutron) และอเิ ลก็ ตรอน (electron)
เรียกอนุภาคทงั สามชนิดนีว่า อนุภาคมูลฐานของอะตอม

www.themegallery.com Company Logo

สัญลกั ษณ์นิวเคลยี ร์

เลขมวล = จาํ นวนโปรตอนรวมกบั นิวตรอน (p++ n)
ธาตุใดๆ

เลขอะตอม = จํานวนโปรตอน (p+) = ( e-)

www.themegallery.com Company Logo

จงหาจํานวน โปรตอน นิวตรอน และอเิ ลก็ ตรอน ของธาตุต่อไปนี

ขอ้ 1 Li คือ ลิเทียม
p=3
N = 7-3 = 4
e=3

ขอ้ 2 O คือ ออกซิเจน
p=8
www.themegallery.com N = 16-8 = 8
e=8

Company Logo

การบา้ น จงหาจาํ นวน โปรตอน นิวตรอน และอิเลก็ ตรอน ของธาตุ
ต่อไปนี

www.themegallery.com Company Logo

www.themegallery.com Company Logo

2.5.1 แรงอ่อน

แรงอ่อน เกยี วข้องกบั การสลายตวั ของธาตุกมั มนั ตรังสี เกดิ ขนึ ใน
นิวเคลยี สทสี ลายให้อนุภาคบตี า นําไปประยกุ ต์ด้านโบราณคดแี ละ
ธรณวี ทิ ยา

www.themegallery.com Company Logo

ความร้อนใต้โลกส่วนใหญ่มาจากการสลายของธาตุกมั มนั ตรังสี ใน
ชันแมนเทิล และ ชันเปลือกโลก เนืองมาจากแรงอ่อน

www.themegallery.com Company Logo

2.5.2 แรงเข้ม

แรงเข้ม เป็ นแรงยดึ เหนียวอนุภาคทเี ลก็ กว่านิวคลอี อน ทที ําให้เกดิ
เป็ นนิวคลอี อน โดยอนุภาคทเี ลก็ กว่านิวคลอี อน เรียกว่า ควาร์ก (quark)

www.themegallery.com Company Logo

คาํ ถามตรวจสอบความเข้าใจ 2.5 หน้า 82

www.themegallery.com Company Logo