การตกอย่างอิสระ

การตกอย่างอสิ ระ (Free falling)

เป็นการเคล่ือนทภ่ี ายใตแ้ รงโน้มถว่ งของโลก โดยมที ศิ พงุ่ ลงสศู่ นู ย์กลาง
โลกทาใหว้ ตั ถเุ คลอ่ื นทแี่ บบเสน้ ตรงที่มีความเรง่ คงท่ี ทศิ ทางเขา้ หาจุดศนู ยก์ ลาง
ของโลก เรยี กวา่ ความเร่งเนือ่ งจากแรงโน้มถว่ ง

(g = 9.8 m / s)

ถ้าปลอ่ ยหนิ กบั ขนนกให้ตกลงมาพรอ้ มกนั อะไรจะตกถงึ พน้ื กอ่ นกนั ?

กาลเิ ลโล ทาการทดลองและบอกวา่ ถา้ ไมม่ แี รงตา้ นอากาศ
นวิ ตนั ขนนกและกอ้ นหนิ จะตกลงมาพร้อมกนั

พิสจู น์ทฤษฎขี องกาลเิ ลโอโดยการสบู อากาศ
ออกจากทอ่ ให(้ เกอื บ)หมดแล้วปลอ่ ยลงมาพรอ้ ม ๆ
กนั ในทอ่ สญุ ญากาศอนั นน้ั ปรากฏวา่ ทง้ั สองตกลง
มาพร้อมกนั

นวิ ตันคน้ พบกฏของแรงโน้มถว่ งได้

ตอ่ มาเมอ่ื นิวตนั ไดศ้ กึ ษาและรวบรวมทฤษฎีตา่ ง ๆ มา
พิจารณารว่ มกนั โดยเฉพาะการนาความรดู้ า้ นคณิตศาสตร์
อยา่ งแคลคลู สั เขา้ มาพสิ ูจน์สง่ิ ทีเ่ ขาสงั เกต และตง้ั คาถามไว้ จึง
สามารถใชส้ มการเพอ่ื การไขความลบั การตกของวตั ถตุ า่ ง ๆ ดังน้ี
เมื่อปลอ่ ยใหว้ ตั ถตุ กลงมา โดยไมม่ กี ารโยน การขวา้ งปา หรอื ใสแ่ รงใด ๆ
ใหก้ บั วตั ถุ วตั ถุจงึ เป็นอสิ ระจากแรงทงั้ หลาย แต่มีเพยี งแรงอย่างเดยี วท่กี ระทากบั วตั ถุ
นน่ั คือ แรงโน้มถว่ งเนื่องจากแรงดงึ ดูดของโลกทกี่ ระทาตอ่ วตั ถุ จึงทาใหว้ ัตถมุ ี
ความเรง่ ตามสมการ คอื F = ma

ภายใตแ้ รงดงึ ดดู ของโลก

วัตถทุ ุกชนิดจะตกลงมาดว้ ยความเรง่ ทเ่ี ทา่ กนั ซง่ึ มคี า่ เทา่ กบั 9.8 m/s2
โดยไมข่ นึ้ กบั ขนาด รปู รา่ ง และมวล

 แตใ่ นธรรมชาติ ผลของแรงตา้ นอากาศทาใหว้ ตั ถตุ กลงมาไมพ่ รอ้ มกนั

ชา้ งกบั ขนนก

ความเรง่ เทา่ กนั

ความเรง่ ไมเ่ ทา่ กัน

ตกอยา่ งอสิ ระ (ไมม่ แี รงตา้ นอากาศ) มีแรงตา้ นอากาศ

ข้อสงั เกต

 ณ ตาแหนง่ เดยี วกนั
ขนาดความเรว็ ตอนขนึ้ = ขนาดความเรว็ ตอนลง
เวลาทว่ี ตั ถใุ ชต้ อนขาขนึ้ = เวลาทว่ี ตั ถใุ ชต้ อนขาลง

 ณ ตาแหนง่ สงู สดุ
ความเรว็ ในแนวดงิ่ เทา่ กบั ศูนย์

 ความเรง่ มที ศิ ลงเสมอ

7