ธรรมชาติและพัฒนาการทางฟิสิกส์

3.3.2กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
เซอร์ไอแซกนิวตัน (Sir Isaac Newton) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้

ศึกษาธรรมชาติของแรงที่มีผลต่อสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ และได้ตั้งกฎ
การเคลื่อนที่ 3 ข้อ เพื่ออธิบายถึงสภาพการเคลื่อนที่และการเปลี่ยนแปลง
สภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ ดังต่อไปนี้

ตามกฎบอกการเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุไว้ว่า ถ้า
มีวัตถุวางนิ่งอยู่บนพื้นราบแล้วไม่มีแรงภายนอกอื่นมากระทำต่อวัตถุ วัตถุ
จะยังคงหยุดนิ่งเช่นนั้นต่อไป หรือถ้าให้แรงสองแรงมากระทำต่อวัตถุโาร
เคลื่อนที่ข้อที่ 1 ของนิวตันได้ให้ความสัมพันธ์ระหว่างแรงกับการเปลีดย
แรงทั้งสองมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม ซึ่งเป็นผลให้แรงลัพธ์
เป็นศูนย์ จะพบว่าวัตถุจะยังคงสภาพหยุดนิ่งเช่นเดิม จึงสามารถสรุปได้ว่า
“ถ้าไม่มีแรงภายนอกมากระทำต่อวัตถุ หรือแรงลัพธ์ที่มากระทำมีค่าเป็น
ศูนย์ วัตถุจะไม่เปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่” เช่น ถ้าวัตถุหยุดนิ่งก็จะหยุดนิ่ง
ต่อไป ถ้ากำลังเคลื่อนที่ก็จะเคลื่อนที่ต่อไปด้วยความเร็วคงตัว (a = 0) โดย
มีความสัมพันธ์ตามสมการ

กฎข้อที่ 1
จากการศึกษาเกี่ยวกับแรงและสภาพการเคลื่อนที่ พบว่า ถ้าวัตถุ
วางนิ่งอยู่บนพื้นราบแล้วไม่มีแรงอื่นใดมากระทำต่อวัตถุ วัตถุจะคง
อยู่นิ่งต่อไปหรือถ้าให้แรง 2 สองแรงที่มีขนาดเท่ากันมากระทำกับ
วัตถุในทิศตรงข้ามกัน พบว่า วัตถุยังคงหยุดนิ่งเช่นเดิม หรือถ้า
พิจารณา วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่บนพื้นระดับราบรื่น ซึ่งไม่มีแรง
ภายนอกใดมากระทำต่อวัตถุ วัตถุก็จะรักษาสภาพการเคลื่อนที่ด้วย
ความเร็วคงตัวค่าหนึ่ง หรือถ้าให้แรง 2 สองแรงที่มีขนาดเท่ากัน
มากระทำกับวัตถุในทิศตรงข้ามกัน พบว่า วัตถุยังคงรักษาสภาพ
การเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวต่อไป

นิวตัน ได้สรุปเกี่ยวกับการรักษาสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ มี
ใจความว่า “วัตถุจะรักษาสภาพอยู่นิ่งหรือสภาพการเคลื่อนที่
อย่างสม่ำเสมอเป็นแนวตรง นอกจากจะมีแรงลัพธ์ที่ซึ่งมีค่าไม่เป็น
ศูนย์มากระทำ” สามารถกล่าวได้ว่า ผลรวมของแรงที่กระทำต่อ
วัตถุทั้งหมดมีค่าเป็นศูนย์ กฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งของนิวตัน
มีชื่อเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า “กฎความเฉื่อย (Inertia Law)”

กฎข้อที่ 2
จากการศึกษาสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ และกฎการ

เคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งของนิวตันทำให้ทราบว่าถ้าไม่มีแรงมากระทำ
หรือมีแรงหลายแรงมากระทำ แต่แรงลัพธ์ของแรงเหล่านั้นเป็น
ศูนย์แล้ววัตถุจะไม่มีการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ แต่ถ้าแรงที่มี
กระทำแล้วแรงลัพธ์ไม่เป็นศูนย์ วัตถุจะเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่
คือ ความเร็วของวัตถุอาจเพิ่มขึ้นหรือลดลง หรืออาจเปลี่ยน
ทิศทางการเคลื่อนที่ ซึ่งเรียกว่า วัตถุมีความเร่ง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับ
ขนาดและทิศทางของแรงลัพธ์ที่กระทำกับวัตถุ



นิวตัน ได้สรุปเกี่ยวกับแรงและการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ของ
วัตถุว่า “เมื่อมีแรงลัพธ์ที่มีค่าไม่เป็นศูนย์มากระทำต่อวัตถุ จะทำให้
วัตถุเกิดความเร่งในทิศเดียวกับแรงลัพธ์ที่มากระทำ โดยขนาดของ
ความเร่งนี้จะแปรผันตรงกับขนาดของแรงลัพธ์ แต่จะแปรผกผันกับ
มวลของวัตถุ” สรุปได้ว่า ผลรวมของแรงที่กระทำต่อวัตถุทั้งหมดมีค่า
ไม่เป็นศูนย์

กฎข้อที่ 3
จากการศึกษากฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งและสองของนิวตัน เป็นการ
อธิบายสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ เมื่อมีแรงภายนอกมากระทำต่อ
วัตถุ ตากการศึกษาพบว่า เมื่อออกแรงกระทำต่อวัตถุ วัตถุ จะ
ออกแรงตอบโต้ที่มากระทำนั้น เช่น เมื่อออกแรงดันกำแพง จะรู้สึกได้
ว่ากำลังก็ออกแรงดันมือเช่นเดียวกัน และยิ่งออกแรงดันกำแพงมาก
ขึ้นเท่าไร กำลังก็จะออกแรงดันมือมากขึ้นเท่านั้น

จากตัวอย่าง พบว่า เมื่อมีแรงกระทำต่อวัตถุหนึ่ง วัตถุนั้นจะ
ออกแรงโต้ตอบในทิศตรงข้ามกับแรงที่มากระทำ แรงทั้งสองจะเกิด
ขึ้นพร้อมกันเสมอ เรียกแรงที่มากระทำต่อวัตถุว่า แรงกิริยา (action
force) และเรียกแรงที่วัตถุโต้ตอบต่อแรงที่มากระทำว่า แรงปฏิกิริยา
(reaction force) ซึ่งจะเรียกแรงทั้งสองว่า แรงคู่กิริยา-ปฏิกิริยา
(action – reaction pairs) สามารถเขียนความสัมพันธ์ได้ว่า

นิวตัน ได้สรุปความสัมพันธ์ระหว่างแรงกิริยากับแรงปฏิกิริยา
ว่า “ทุกแรงกิริยาย่อมมีแรงปฏิกิริยาขนาดเท่ากันกระทำในทิศตรง
กันข้ามเสมอ หรือแรงกระทำซึ่งกันและกันของวัตถุสองก้อนย่อมมี
ขนาดเท่ากัน แต่มีทิศตรงกันข้าม” สรุปได้ว่า จะมีแรงเกิดขึ้นตรง
ตำแหน่งที่กระทำสองแรงขนาดเท่ากันแต่มีทิศตรงข้าม

3.4 เเรงเสียดทาน
แรงเสียดทาน ( friction ) หมายถึง แรงที่ต่อต้าน
การเคลื่อนที่ของวัตถุโดยเกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัส
ของวัตถุกับผิวของพื้น แรงเสียดทานมีทิศตรงข้าม
กับการเคลื่อนที่ของวัตถุ ขนาดของแรงเสียดทาน
จะได้

f = µN
โดย f = แรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัสวัตถุ
µ = สัมประสิทธ์ความเสียดทานของวัตถุ
N = แรงปฏิกิริยาแนวตั้งฉากกับผิวสัมผัส

แรงเสียดทานสถิต (Static Friction) คือ แรงเสียดทานที่
เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุยังไม่เคลื่อนที่( อยู่นิ่ง) จน
กระทั่งวัตถุเริ่มเคลื่อนที่ เป็นแรงเสียดทานที่มีค่ามากที่สุด
โดยขนาดของแรงเสียดทานสถิตคือ

fs = µs N
เมื่อ fs = แรงเสียดทานสถิต , µs = สัมประสิทธ์ความ
เสียดทานสถิต , N = แรงปฏิกิริยาแนวตั้งฉากกับผิวสัมผัส

แรงเสียดทานจลน์ (Kinetic Friction) คือ แรงเสียดทานที่
เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุขณะที่วัตถุกำลังเคลื่อนที่
ด้วยความเร็วคงตัว จะมีค่าน้อยกว่าแรงเสียดทานสถิต โดย
ขนาดของแรงเสียดทานจลน์คือ

fk = µk N
เมื่อ fk = แรงเสียดทานจลน์ , µk = สัมประสิทธ์ความ
เสียดทานจลน์ , N = แรงปฏิกิริยาแนวตั้งฉากกับผิวสัมผัส

3.5เเรงดึงดูดระหว่างมวล
นิวตันได้เสนอกฏแรงดึงดูดระหว่างมวลซึ่งมีใจความว่าวัตถุทั้ง

หลายในเอกภพจะออกแรงดึงดูดซึ่งกันและกันโดยขนาดของ
แรงดึงดูดระหว่างวัตถุคู่หนึ่งๆจะแปรผันตรงกับผลคูณระหว่างมวล
วัตถุทั้งสองและจะแปรผกผันกับกำลังสองของระยะทางระหว่าง
วัตถุทั้งสองนั้น

ถ้ามีมวล และวางห่างกันเป็นระยะ R จะมีแรงดึงดูดซึ่งกันและ
กัน(หน่วยเป็นนิวตัน) แรงนี้จะแปรผันตรงกับผลคูณของและและ
แปรผกผันไปกับจะได้สมการ

โดยที่ค่าคงตัวโน้มถ่วงสากล (universal gravitational constant )
จากหลักการดังกล่าวแรงดึงดูดระหว่างมวลของโลกกับมวลของวัตถุ
ก็คือ น้ำหนักของวัตถุน้ำหนัก คือ แรงดึงดูดของโลกซึ่งกระทำต่อ
วัตถุอยู่ตลอดเวลา คำนวณได้จาก

โดยที่ W = น้ำหนักของวัตถุ มีหน่วยเป็นนิวตัน
m = มวลของวัตถุ มีหน่วยเป็นกิโลกรัม (kg)
g = ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก

มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาที
ค่า g ในบริเวณต่างๆ ทั่วโลกมีค่าไม่เท่ากัน

โดยทั่วไปมักให้ใช้ค่า g = 10

มวลของโลก
วิธีการหนึ่งที่จะสามารถหามวลวัตถุได้

คือ การชั่ง แต่ทว่าวิธีการชั่วสามารถทำได้
เฉพาะวัตถุที่มีขนาดเล็กเท่านั้น หากวัตถุมี
ขนาดใหญ่มากๆ เช่น โลก ดวงจันทร์ ดาว
เคราะห์ต่าง จะไม่สามารถนำสิ่งเหล่านี้มาชั่ง
เพื่อหามวลได้ ดังนั้น การหามวลของวัตถุที่มี
ขนาดใหญ่มากๆ สามารถทำได้โดยการใช้กฎ
แรงดึงดูดระหว่างมวลของนิวตัน

4. สมดุลกล
4.1) สมดุลกลหรือสมดุล (Equilibrium) คือการที่มีแรงลัพธ์
มากระทำกับวัตถุแล้ววัตถุคงสภาพการเคลื่อนที่หรือพูดอีก
อย่างว่าไม่มีการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่กล่าวคือถ้าวัตถุอยู่
นิ่งก็ยังคงสภาพนิ่งหรือถ้าเคลื่อนที่ก็จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว
คงเดิมซึ่งเป็นไปตามกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันข้อที่ 1

* หมายเหตุเงื่อนไขการเกิดสมดุลคือ EF = 0 (แรงขึ้น =
แรงลง, แรงซ้าย = แรงขวา) และ XM = 0 (โมเมนต์ดาม =
โมเมนต์ทวนเข็มนาฬิกา)

4.2)ศูนย์กลางมวลเเละศูนย์ถ่วง
4.2.1)ถ้ามีแรงหลาย ๆ แรงมากระทำต่อวัตถุแล้วทำให้วัตถุเลื่อนที่

เพียงอย่างเดียว หรือหยุดนิ่งเพียงอย่างเดียว จะเห็นว่าเมื่อต่อแนวแรง
ทั้งหมดแล้วจะพบว่าแนวแรงทั้งหมดพบกันที่จุด ๆ หนึ่ง จุดนี้เราเรียก
ว่า จุดศูนย์กลางมวล( center of mass) นั่นหมายความว่าถ้ามีแรง
กระทำผ่านจุดศูนย์กลางมวลวัตถุจะไม่หมุนซึ่งจุดนี้จะอยู่ภายใน หรือ
ภายนอกวัตถุก็ได้หรือจะให้ความหมายของจุดศูนย์กลางมวลว่าจุดที่มี
ผลรวมของโมเมนต์ของมวล (mass moment) รอบจุดนี้มีค่าเป็นศูนย์
จุดศูนย์กลางมวล ( cm ) คือ ตำแหน่งที่มวลรวมของวัตถุอยู่ อาจอยู่ใน
วัตถุหรืออยู่นอกวัตถุก็ได้
4.2.2)จุดศูนย์ถ่วง(center of gravity) คือจุดที่แนวแรงน้ำหนักผ่านไม่
ว่าวัตถุจะอยู่ใน ลักษณะใด โดยทั่วไปจุดศูนย์ถ่วงจะอยู่ตำแหน่งเดียว
กับจุดศูนย์กลางมวลดังนั้นเมื่อมีแรงกระทำผ่านจุดศูนย์กลางมวลหรือ
จุดศูนย์ถ่วงวัตถุไม่หมุน
จุดศูนย์ถ่วง ( CG ) คือ ตำแหน่งที่แนวน้ำหนักผ่าน อาจอยู่ในหรือนอก
วัตถุก็ได้
**หมายเหตุ บนโลก จุดศูนย์กลางมวลและจุดศูนย์ถ่วงอยู่ตำแหน่ง
เดียวกัน



สมดุลแบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ
1. สมดุลสถิต (Static Equilibrium) เป็นสมดุลของวัตถุขณะอยู่ใน

สภาพอยู่นิ่งเช่นวางสมุดไว้บนโต๊ะแล้วสมุดไม่ล้มขวดน้ำที่วางไว้หลัง
ตู้เย็นแล้วไม่ตกลงมาจากตู้เย็นหรือกล่าวได้ว่าวัตถุใด ๆ ก็ตามที่อยู่
ในสภาพอยู่นิ่งเมื่อมีแรงลัพธ์มากระทำแล้ววัตถุยังคงสภาพอยู่นิ่งไว้
ได้ถือว่าเป็นสมดุลสถิต

2. สมดุลจลน์ (Kinetic Equilibrium) เป็นสมดุลของวัตถุขณะเคลื่อนที่
ด้วยความเร็วคงตัวเช่นรถยนต์วิ่งไปตามถนนด้วยความเร็วคงตัวกล่อง
ลังไม้ไถลลงไปตามพื้นเอียงด้วยความเร็วคงตัวหรือกล่าวได้ว่าวัตถุใด
ๆ ก็ตามที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วค่าหนึ่งเมื่อมีแรงลัพธ์มากระทำกับ
แล้ววัตถุก็ยังคงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงเดิมถือว่าเป็นสมดุลจลน์
นอกจากนั้นยังรวมไปถึงการเคลื่อนที่ของรอกกว้านล้อและเพลาที่
หมุนรอบแกนซึ่งวางอยู่ในสภาพเดิมด้วยอัตราการหมุนคงตัวด้วย

4.3) สมดุลต่อการเลื่อนที่
สมดุลต่อการเลื่อนที่ (Translational Equilibrium) คือ

วัตถุอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวโดยไม่เปลี่ยน
สภาพการเคลื่อนที่ตามกฎข้อที่ 1 ของนิวตัน จะมีค่าแรงลัพธ์
หรือผลรวมของแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุทั้งหมดเป็นศูนย์
หรือเขียนได้ว่า F = 0

จากรูปสรุปได้ว่า แรงทั้งสองต้องมีความสัมพันธ์กันดังนี้
1. แรงทั้งสองต้องมีขนาดเท่ากันจากรูป (ก.) F F รูป (ข.) T = mg และ
รูป (ค.) F = mgsine
2. แรงทั้งสองต้องมีทิศทางตรงกันข้ามและอยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกัน
3. แรงลัพธ์ (LF = 0) ของแรงทั้งสองเท่ากับศูนย์



4.4)สมดุลต่อการหมุน
สมดุลต่อการหมุน (Rotational Equilibrium) คือสมดุลที่เกิดขึ้นใน
ขณะที่วัตถุมีอัตราการหมุนคงตัวและไม่เปลี่ยนสภาพการหมุน

สมดุลต่อการหมุนจะเกิดเมื่อ ผลรวมของโมเมนต์ทวนเข็ม
นาฬิกา = ผลรวมของโมเมนต์ตามเข็มนาฬิกา

ΣMทวน = ΣMตาม

4.4.1) โมเมนต์ของเเรง
โมเมนต์ (Moment) คือปริมาณที่ใช้วัดผลของการหมุนรอบจุดใดจุด
หนึ่งขนาดของโมเมนต์หาได้จากผลคูณของแรงกับระยะทางที่ตั้งฉาก
จากจุดหมุนถึงแนวแรง

โมเมนต์ = แรง x ระยะทางตั้งฉากจากจุดหมุนถึงแนวแรง
หน่วยเป็นนิวตัน - เมตร (N-m)



4.4.2) โมเมนต์ของเเรงคู่ควบ
คือ แรงสองแรงที่กระทำต่อวัตถุ มีขนาดเท่ากัน แนวแรงขนานกัน
แต่มีทิศตรงกันข้ามเรียกแรงคู่นี้ว่า แรงคู่ควบ (couple)

สรุปทฤษฎีของแรงคู่ควบ
1. ผลบวกของโมเมนต์ของแรง 2 แรง ซึ่งทำให้เกิดแรงคู่ควบหนึ่ง

รอบจุดใดๆในระนาบเดียวกันย่อมเป็นจำนวนค่าคงตัวและจะมีค่าเท่ากับ
โมเมนต์ของแรงคู่ควบนั้น

2. แรงคู่ควบ 2 คู่ มากระทำร่วมกันบนวัตถุชิ้นหนึ่งในระนาบ
เดียวกัน มีโมเมนต์เท่ากัน และหมุนตรงข้ามกัน แรงคู่ควบทั้งสองนั้นจะ
อยู่ในสภาพสมดุล

3. แรงคู่ควบหลายคู่มากระทำร่วมกันบนวัตถุชิ้นหนึ่งในระนาบ
เดียวกันจะสามารถแทนได้โดยแรงคู่ควบคู่หนึ่ง ซึ่งโมเมนต์เท่ากับผล
บวกของโมเมนต์ของแรงคู่ควบเหล่านั้น

4.5) เสถียรภาพของวัตถุ
1.สมดุลเสถียร คือสภาพสมดุลของวัตถุซึ่งมีลักษณะที่วัตถุ

สามารถกลับสู่สภาพสมดุลที่ตำแหน่งเดิมได้ โดยเมื่อแรงกระทำ
กับวัตถุที่อยู่ในสมดุลเสถียร
จุดศูนย์ถ่วงจะอยู่สูงกว่าระดับเดิม แต่เมื่อเอาแรงออก วัตถุจะกลับ
สภาพเดิม

2. สมดุลสะเทิน คือสภาพสมดุลของวัตถุที่อยู่ใน
ลักษณะสามารถคงสภาพสมดุลอยู่ได้ โดยมีตำแหน่ง
สมดุลที่เปลี่ยนไป

3. สมดุลไม่เสถียร คือ สภาพสมดุลของ
วัตถุที่อยู่ในลักษณะที่ไม่สามารถกลับสู่
สภาพเดิมได้

งานและพลังงาน

งาน (Work) คือ ปริมาณของพลังงานที่เป็นผลมาจากแรง
ซึ่งกระทำต่อวัตถุ ก่อนส่งผลให้วัตถุดังกล่าวเคลื่อนที่ไป
ตามแนวแรงได้ในระยะทางหนึ่ง ซึ่งในระบบเอสไอ (SI)
งานเป็นปริมาณสเกลาร์ (Scalar) เช่นเดียวกับพลังงาน มี
หน่วยเป็นนิวตันเมตร (N•m) หรือ จูล (J) สามารถคำนวณ
ได้จากความสัมพันธ์ ดังต่อไปนี้

W = F•s
เมื่อ W = งานที่เกิดขึ้นจากแรงกระทำ
F = แรงที่กระทำต่อวัตถุ มีหน่วยเป็นนิวตัน
s = ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ไปตามแนวแรง มี
หน่วยเป็นเมตร (m)

ในทางฟิสิกส์ งานจะเกิดขึ้นได้ ต่อเมื่อมีแรงมากระทำต่อวัตถุ แล้ว
ทำให้วัตถุมีการกระจัดอยู่ในทิศทางหรือในแนวเดียวกันกับแรง เช่น
เมื่อยกกล่องที่มีน้ำหนัก 30 นิวตัน ขึ้นจากพื้นไปวางบนชั้นหนังสือที่
สูงจากพื้น 1.2 เมตร งานที่เกิดขึ้นจากแรงกระทำดังกล่าว สามารถ
คำนวณได้จากสูตร W = F x s ดังนี้

จากแรงกระทำ หรือ F = 30 นิวตัน และระยะทาง หรือ s = 1.2 เมตร
W = 30 N x 1.2 m = 36 J

ดังนั้น งานที่ทำได้มีค่าเท่ากับ 36 จูล
ซึ่งจากนิยามดังกล่าว งานที่เกิดขึ้นจะมีค่าเป็นบวก (+) เมื่อแรงและ
การกระจัดเป็นไปในทิศทางเดียวกัน โดยงานที่ได้จะมีค่าเป็นลบ (-)
ต่อเมื่อแรงและการกระจัดเป็นไปในทิศทางตรงกันข้าม ขณะที่งานจะ
มีค่าเป็นศูนย์ (0) หากแรงและการกระจัดเกิดขึ้นในระนาบซึ่งตั้งฉาก
ต่อกันและกัน เนื่องจากแรงที่กระทำไม่สามารถทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไป
จากตำแหน่งเดิมได้



กำลัง (Power) คือ อัตราของงานที่ทำได้ในหนึ่งหน่วย
เวลา โดยกำลังเป็นตัวชี้วัดความสามารถในการทำงาน
ของทั้งเครื่องยนต์ มนุษย์ สัตว์ หรือสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ โดย
สามารถคำนวณได้จากความสัมพันธ์ ดังต่อไปนี้

P = W/t
เมื่อ P = กำลัง มีหน่วยเป็นวัตต์ (W)

W = งานที่ทำได้ มีหน่วยเป็นนิวตันเมตร หรือ จูล
(J)

t = ระยะเวลาของการทำงาน มีหน่วยเป็นวินาที (s)





พลังงาน (Energy) คือ ความสามารถในการทำงานของสิ่ง
มีชีวิต วัตถุ หรือสสารต่าง ๆ เช่น การหายใจ การเคลื่อนที่
หรือการเปลี่ยนแปลงสถานะของสสาร กระบวนการเหล่านี้
สามารถดำเนินต่อไปได้เพราะพลังงานในธรรมชาติ พลังงาน
เป็นปริมาณพื้นฐานของระบบ ซึ่งไม่มีวันสูญสลาย แต่
สามารถเปลี่ยนไปอยู่ในรูปแบบต่าง ๆ ของพลังงาน ตาม
“กฎการอนุรักษ์พลังงาน” (Law of Conservation of
Energy) เช่น พลังงานนิวเคลียร์ พลังงานความร้อน หรือ
พลังงานไฟฟ้า เป็นต้น

ประเภทของพลังงาน พลังงานแบ่งออกเป็น 6 ประเภท ตาม
ลักษณะที่เห็นได้ชัดเจน ซึ่งได้แก่

1. พลังงานเคมี
พลังงานเคมีเป็นพลังงานที่สะสมอยู่ในสารต่างๆ โดยอยู่ในพันธะ
ระหว่างอะตอมในโมเลกุล เมื่อพันธะแตกสลาย พลังงานสะสมจะถูก
ปล่อยออกมาในรูปของความร้อนและแสงสว่าง ตัวอย่างเช่น
พลังงานที่ถูกเก็บไว้ในแบตเตอรี่ พลังงานในกองฟืน พลังงานในขนม
ชอกโกแลต พลังงานในถังน้ำมัน เมื่อไม้ลุกไหม้แล้วจะให้
คาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ รวมถึงผลิตของเสียอื่นๆ เช่น ขี้เถ้า
เนื่องจากเชื้อเพลิงที่ใช้แต่ละชนิด มีโครงสร้างทางเคมีที่ต่างกัน เมื่อ
ใช้ในปริมาณเชื้อเพลิงที่เท่ากัน จึงให้ความร้อนไม่เท่ากัน ซึ่งก๊าซ
ธรรมชาตินั้นให้ความร้อนมากกว่าน้ำมัน และน้ำมันนั้นก็ให้ความร้อน
มากกว่าถ่านหิน

2. พลังงานความร้อน
แหล่งกำเนิดพลังงานความร้อน มนุษย์เราได้พลังงานความร้อน
มาจากหลายแห่งด้วยกัน เช่น จากดวงอาทิตย์, พลังงานใน
ของเหลวร้อนใต้พื้นพิภพ การเผาไหม้ของเชื้อเพลิง พลังงาน
ไฟฟ้า พลังงานนิวเคลียร์ พลังงานน้ำในหม้อต้มน้ำ พลังงานเปลว
ไฟ ผลของความร้อนทำให้สารเกิดการเปลี่ยนแปลง เช่น อุณหภูมิ
สูงขึ้น หรือมีการเปลี่ยนสถานะไป และนอกจากนี้แล้ว พลังงาน
ความร้อน ยังสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีได้อีก
ด้วย หน่วยที่ใช้วัดปริมาณความร้อน คือ แคลอรี่ โดยใช้เครื่องมือ
ที่เรียกว่า แคลอรี่มิเตอร์

3. พลังงานกล
พลังงานกลเป็นพลังงานที่เกี่ยวข้อง กับการเคลื่อนที่โดยตรง เช่น ก้อน
หินที่อยู่บนยอดเนินจะมีพลังงานศักย์กล (Potential mechanical
energy) อยู่จำนวนหนึ่ง ขณะที่ก้อนหินกลิ้งลงมาตามทางลาดของเนิน
พลังงานศักย์จะลดลง และเกิดพลังงานจลน์กลของการเคลื่อนที่
(Kinetic mechanical energy) ขึ้นแทน สิ่งมีชีวิตอาศัยพลังงานรูปนี้ใน
การทำงานที่ต้องมีการ เคลื่อนไหวเป็นประจำ เช่น การเดิน การขยับ
แขนขา การหยิบวัตถุ เป็นต้น

4. พลังงานจากการแผ่รังสี
พลังงานที่มาในรูปของคลื่น เช่น แสง ความร้อน คลื่นวิทยุ อิน
ฟาเรด อัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ รังสีคอสมิก สิ่งมีชีวิตต้องอาศัย
พลังงานรูปนี้ ในกระบวนการที่สำคัญต่างๆ เช่น การมองเห็นภาพ
การสังเคราะห์ด้วยแสง การขยายพันธุ์ชนิดที่ขึ้นอยู่กับช่วงแสง อาจ
สรุปได้ว่าเป็นพลังงานจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้นเอง ซึ่งพลังงานรูป
นี้มีบทบาทต่อความเป็นอยู่ปกติของสิ่งมีชีวิต และอาจจะได้พลังงาน
ที่ได้รับจากดวงอาทิตย์, พลังงานจากเสาส่งสัญญาณทีวี, พลังงาน
จากหลอดไฟ, พลังงานจากเตาไมโครเวฟ, พลังงานจากเลเซอร์ที่ใช้
อ่านแผ่นซีดี ฯลฯ

5. พลังงานไฟฟ้า
พลังงานที่ได้จากปฏิกิริยาเคมีแบบหนึ่งอันมีผลให้เกิดกระแสไฟฟ้า
ขึ้นได้ และกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นนี้จะไหลผ่านความต้านทานไฟฟ้า
ได้ถ้าต่อให้เป็นวงจร ผลจากกระแสไฟฟ้าดังกล่าวอาจทำให้เกิดผล
ต่างๆ เช่นก่อให้เกิดอำนาจแม่เหล็ก เกิดความร้อนหรือแสงสว่าง
พลังงานที่เกิดจากการผ่านขดลวดไปในสนามแม่เหล็ก, พลังงานที่
ใช้ขับเครื่องคอมพิวเตอร์ พลังงานที่ได้จากเซลล์แสงอาทิตย์ เป็นต้น

6. พลังงานนิวเคลียร์
พลังงานที่ถูกปล่อยออกจากสารกัมมันตภาพรังสี ที่มีอยู่ใน
ธรรมชาติหรือที่เกิดในเตาปฏิกรณ์ปรมาณูหรือระเบิดปรมาณู
การเกิด fusion ของนิวเคลียร์เล็ก มีหลักอยู่ว่า ถ้านำเอาธาตุ
เบาๆ ตั้งแต่ 2 ธาตุขึ้นไป มารวมกันโดยมีพลังงานความร้อน
อย่างสูงเข้าช่วย จะทำให้ธาตุเบาๆ นี้รวมกัน กลายเป็นธาตุใหม่
ซึ่งหนักกว่าเดิม ส่วน fission เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างการยิง
อนุภาคบางชนิดกับนิวเคลียสของธาตุหนักๆ ทำให้นิวเคลียสของ
ธาตุหนักแตกแยกออกเป็น 2 ส่วน ซึ่งแต่ละส่วนเป็นธาตุที่เบา
กว่าเดิม และขนาดเกือบเท่าๆ กัน พลังงานรูปนี้มีบทบาทต่อ
ความเป็นอยู่ปกติของสิ่งมีชีวิตน้อย

ประเภทของพลังงานกล (Mechanical Energy)
พลังงานศักย์ (Potential Energy : Ep) คือ พลังงานที่สะสมอยู่ใน
วัตถุหรือสสารที่หยุดนิ่งอยู่กับที่ โดยพลังงานศักย์สามารถจำแนก
ออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่

•พลังงานศักย์โน้มถ่วง (Gravitational Potential Energy) คือ พลังงาน
ที่สะสมอยู่ในวัตถุ เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก เช่น พลังงานของน้ำใน
เขื่อน หรือ ก้อนหินบนภูเขาสูง ซึ่งทำให้พลังงานศักย์โน้มถ่วงสามารถ
คำนวณได้จากความสัมพันธ์ ดังนี้

Ep = mgh
เมื่อ Ep = พลังงานศักย์โน้มถ่วง มีหน่วยเป็นนิวตันเมตร หรือ จูล (J)

m = มวล มีหน่วยเป็นกิโลกรัม (kg)
g = ความเร่งจากแรงโน้มถ่วงโลก มีค่าราว 9.8 เมตรต่อวินาทีกำลัง
สอง (m/s2)
h = ระยะความสูงของวัตถุ มีหน่วยเป็นเมตร (m)



• พลังงานศักย์ยืดหยุ่น (Elastic Potential Energy) คือ พลังงานที่
สะสมอยู่ในวัตถุที่มีความหยืดหยุ่น โดยพลังงานจะสะสมอยู่ในรูปของ
การหดตัว บิดเบี้ยว หรือโค้งงอ จากการได้รับแรงกระทำ ก่อนมีแรง
ดึงตัวกลับเพื่อคืนสู่สภาพเดิม เช่น สปริง ขดลวด หรือ นาฬิกาไขลาน

พลังงานจลน์ (Kinetic Energy : Ek) คือ พลังงานที่เกิดขึ้นในขณะที่
วัตถุกำลังเคลื่อนที่ เช่น การไหลของกระแสน้ำ การบินของนก และ
การเคลื่อนที่ของรถยนต์ ซึ่งพลังงานจลน์สามารถคำนวณได้จาก
ความสัมพันธ์ ดังนี้

Ek = ½ mv2
เมื่อ Ek = พลังงานจลน์ มีหน่วยเป็นนิวตันเมตร หรือ จูล (J)

m = มวล มีหน่วยเป็นกิโลกรัม (kg)
v = ความเร็ว มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาที (m/s)

ปัจจัยที่มีผลต่อพลังงานจลน์ คือ มวลของวัตถุและ
ความเร็วในการเคลื่อนที่ ซึ่งโดยทั่วไปแล้ว วัตถุที่
เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมักมีพลังงานจลน์มากกว่าวัตถุ
ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำ แต่ถ้าวัตถุดังกล่าวเคลื่อนที่
ด้วยความเร็วเท่ากัน วัตถุที่มีมวลมากกว่าจะมี
พลังงานจลน์มากกว่า



การชนและโมเมนตัม

(Collision and Momentum)

โมเมนตัม หมายถึง ความสามารถในการเคลื่อนที่ของวัตถุ ซึ่งมีค่า
เท่ากับผลคูณระหว่างมวลและความเร็วของวัตถุ มวลเป็นปริมาณ
สเกลาร์แต่ความเร็วเป็นปริมาณเวกเตอร์ เมื่อนำปริมาณทั้งสองเข้า
คูณด้วยกัน ถือว่าปริมาณใหม่เป็นปริมาณเวกเตอร์เสมอ ฉะนั้น
โมเมนตัมจึงเป็นปริมาณเวกเตอร์ คือมีทั้งขนาดและทิศทาง

โมเมนตัม = มวล × ความเร็ว

ในวิชาฟิสิกส์ สัญลักษณ์ของโมเมนตัมคือตัวอักษร p ดังนั้นอาจ
เขียนสมการข้างบนใหม่ได้เป็น:

โดยที่ m แทนมวล และ v แทนความเร็ว หน่วยเอสไอของโมเมนตัม
คือ กิโลกรัม เมตรต่อวินาที (kg m/s) ความเร็วของวัตถุจะให้ทั้งขนาด
(อัตราเร็ว) และทิศทาง โมเมนตัมของวัตถุขึ้นอยู่กับความเร็ว จึงทำให้
เป็นปริมาณเวกเตอร์

การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของวัตถุ เราเรียกว่า
การดล ซึ่งหาได้จาก มวล × การเปลี่ยนแปลง
ความเร็ว หรือ แรงที่กระทำต่อวัตถุ × เวลาที่
แรงนั้นกระทำ

กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม และการชน
โมเมนตัมมีสมบัติพิเศษนั่นก็คือจะถูกอนุรักษ์อยู่เสมอ (ไม่เพิ่มขึ้น และ
ในขณะเดียวกันก็ไม่ลดหายไป) แม้แต่ในการชน พลังงานจลน์นั้นจะไม่
ถูกอนุรักษ์ในการชน ถ้าการชนนั้นเป็นการชนแบบไม่ยืดหยุ่น เนื่องจาก
การคงตัวของโมเมนตัมที่กล่าวมาแล้ว จึงทำให้สามารถนำไปคำนวณ
ความเร็วที่ไม่ทราบค่าภายหลังการชนได้

ปัญหาในวิชาฟิสิกส์ที่จะต้องใช้ความจริงที่กล่าวมานี้ ก็คือการชนกัน
ของสองอนุภาค โดยผลรวมของโมเมนตัมก่อนการชนจะต้องเท่ากับ
ผลรวมของโมเมนตัมหลังการชนเสมอ

โดยที่ตัวห้อย i แสดงถึงก่อนการชน และตัวห้อย f แสดงถึงหลังการชน
โดยปกติ เราจะทราบเพียงความเร็วก่อนการชน หรือหลังการชน ไม่
อย่างใดก็อย่างหนึ่ง และต้องการที่จะทราบความเร็วอีกตัวหนึ่ง การ
แก้ไขปัญหานี้อย่างถูกต้องจะทำให้เราทราบว่าการชนนั้นเป็นอย่างไร
การชนนั้นมีสองประเภท ดังต่อไปนี้

•การชนแบบยืดหยุ่น เป็นการชนที่อนุรักษ์พลังงาน
•การชนแบบไม่ยืดหยุ่นเป็นการชนที่ไม่อนุรักษ์พลังงาน
•การชนทั้งสองประเภทที่ได้กล่าวมานี้ เป็นการชนที่อนุรักษ์
โมเมนตัมทั้งหมด

การชนแบบยืดหยุ่น

การชนกันของลูกสนุ้กเกอร์สองลูก เป็นตัวอย่างหนึ่งของการชนแบบ
ยืดหยุ่น นอกเหนือจากที่โมเมนตัมรวมกันก่อนชนต้องเท่ากับ
โมเมนตัมรวมกันหลังชนแล้ว ผลรวมของพลังงานจลน์ก่อนการชนจะ
ต้องเท่ากับผลรวมของพลังงานจลน์หลังการชนด้วย

เนื่องจากตัวประกอบ 1/2 มีอยู่แล้วทุก ๆ พจน์ จึงสามารถนำออกไปได้
การชนแบบพุ่งตรง (การชนในหนึ่งมิติ)

ในกรณีที่วัตถุพุ่งเข้าชนกันแบบเต็ม ๆ เป็นทางตรง เราสามารถ
หาความเร็วปลายได้เป็น

การชนแบบไม่ยืดหยุ่น

ตัวอย่างที่พบเห็นได้ของการชนแบบไม่ยืดหยุ่น คือการที่วัตถุ
ชนแล้วติดกัน (ไถลไปด้วยกัน) สมการต่อไปนี้จะแสดงการ
อนุรักษ์โมเมนตัม

การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม
ในกลศาสตร์ดั้งเดิม การดลจะเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของวัตถุ โดยการ
ดล มีหน่วยและมิติเหมือนโมเมนตัมทุกประการ หน่วยเอสไอของการ
ดลนั้นเหมือนกับหน่วยของโมเมนตัม (กิโลกรัม เมตร/วินาที) การดล
สามารถคำนวณได้จากปริพันธ์ของแรงกับเวลา

โดยที่
I แทนการดล หน่วยเป็นกิโลกรัม เมตรต่อวินาที
F แทนแรง หน่วยเป็นนิวตัน
t เป็นเวลา หน่วยเป็นวินาที
หากมีแรงคงตัว การดลมักจะเขียนเป็น

การชน ( Collision )

การชน หมายถึง การที่วัตถุหนึ่งกระทบกับอีกวัตถุหนึ่งในช่วงเวลา
สั่นๆ ( การชนกันของรถ การ กระทบกันของลูกตุ้ม กับเสาเข็ม
การตีเทนนิส ตีปิงปอง ตีกอล์ฟ การเตะลูกบอล )หรือในบางครั้ง
วัตถุอาจ ไม่ต้องกระทบกัน แต่มีแรงมากระท าต่อวัตถุแล้วให้ผล
เหมือนกับการชน ( การระเบิดของวัตถุระเบิด การ ยิงปืน ) ในการ
ชนของวัตถุโดยมากมักจะมีแรงภายนอกมากระท าต่อวัตถุ ซึ่ง
ขนาดของแรงจะมากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับลักษณะการชนของวัตถุ
และในการชนอาจมีการสูญเสียค่าโมเมนต้มมากหรือน้อย หรือไม่
สูญเสีย เลยก็ได้ เราอาจแยกการชนออกได้ 2 ลักษณะดังนี้

1. การชนแบบยืดหยุ่น
เป็นการชนที่พลังงานจลน์ของระบบไม่เปลี่ยน พิจารณาการชนกัน
ของวัตถุสองก้อน ที่มีความเร็วอยู่ในแนวผ่านจุดศูนย์กลางมวล

2. การชนแบบไม่ยืดหยุ่น
เป็นการชนของวัตถุแล้วรูปร่างมีการเปลี่ยนแปลง หรือมีการ
เคลื่อนที่ติดกันไป พลังงานจลน์ไม่คงที่ พลังงานจลน์หลังชนมีค่า
น้อยกว่าหลังงานจลน์ก่อนชนเพราะว่าพลังงานจลน์บางส่วนน าไป
ใช้ในการ เปลี่ยนรูปร่างวุตถุให้ยุบ, บุบ หรือเปลี่ยนรูปเป็นพลังงาน
เสียง แต่โมเมนตัมรวมก่อนการชนเท่ากับหลังการ ชนวัตถุ