มวล แรง และการเคลื่อนที่
ปริมาณที่เกี่ยวข้องกับ มวล แรง และการเคลื่อนที่
มีดังต่อไปนี้
มวลและความเฉื่อย
เราสังเกตได้ว่าเมื่อเราขับรถไปข้างหน้าและเราต้องการจะหยุดรถเราจะเหยียบเบรคจะเห็นได้ว่ารถไม่ได้ถูกหยุดในทันทีแต่จะเคลื่อนที่ไปข้างหน้าก่อนสักระยะแล้วช้าลงจนหยุด
สิ่งที่พยายามทำให้วัตถุเคลื่อนที่เร็วขึ้นหรือช้าลงนั่นคือแรงและจะพบว่ามีสมบัติหนึ่งที่จะต้านสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุสมบัตินั้นคือความเฉื่อยและปริมาณที่บ่งบอกชื่ออะไรนั่นก็คือมวลซึ่งถ้าหากมวลมากจะมีความเฉื่อยมากทำให้สภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุเคลื่อนที่ได้ยากกว่าวัตถุที่มีมวลน้อยซึ่งมีความเฉื่อยน้อย
กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
ข้อที่ 1
ในกรอบอ้างอิงเฉื่อยวัตถุใจยังคงรักษาสภาพการเคลื่อนที่ที่วัตถุนั้นอยู่นี่หรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวตราบเท่าที่ไม่มีแรงมากระทำต่อวัตถุนั้น
ข้อที่ 2
ความเร่งของวัตถุแปรผันตรงกับแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุนั้นแต่จะแปรผกผันกับมวลของวัตถุ
ข้อที่ 3
เมื่อมีแรงกระทำระหว่างวัตถุสองก้อนแรงที่วัตถุทั้งสองกระทำต่อกันจะมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม
ตัวอย่าง
เมื่อมีวัตถุกระทำแรงต่อกัน
แรงเสียดทาน
เมื่อใดก็ตามเมื่อเราพยายามดันวัตถุให้เคลื่อนที่ไปตามพื้นแม้ว่าวัตถุนั้นจะยังไม่เคลื่อนที่ก็ตามแต่การการของเราทำให้เกิดแรงที่กระทำต่อวัตถุในส่วนวัตถุกับพื้นผิวที่ขรุขระจึงทำให้วัตถุไม่สามารถเคลื่อนที่ได้เพราะมีแรงในส่วนของพื้นที่ผิวที่ขรุขระด้านวัตถุด้านไว้แลกแรงที่พื้นที่ผิวที่ขรุขระการต้านนี้ว่าแรงเสียดทาน
แรงเสียดทานมี 2
ชนิด
1.แรงเสียดทานสถิต f(s) คือกรณีที่ออกแรงดันวัตถุแต่วัตถุยังไม่เคลื่อนที่จะมีแรงเสียดทานสถิตต้านไว้อยู่
2.
แรงเสียดทานจลน์ f(k) คือแรงเสียดทานเมื่อวัตถุเคลื่อนที่ถ้าหากเราออกแรงมากขึ้นจนทำให้วัตถุสามารถขยับจะเห็นได้ว่าเมื่อวัตถุขยับและเคลื่อนที่เราจะออกแรงน้อยลงซึ่งนั่นคือมีแรงเสียดทานน้อยลงเนื่องจากแรงเสียดทานจลน์มีค่าน้อยกว่าแรงเสียดทานสถิตสูงสุดนั่นเอง
กราฟความสัมพันธ์ระหว่างแรงกับแรงเสียดทานสถิตและแรงเสียดทานจลน์
เช่นตัวอย่าง
จากรูป (1) จะเห็นได้ว่าเมื่อวัตถุยังไม่เคลื่อนที่จะมีแรงเสียดทานสถิตต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุอยู่เสมอ
จากรูป (2)
วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวจะได้สมการแรงเสียดทานว่า
หากวัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร่งจะได้สมการแรงเสียดทานว่า
แรงดึงดูดระหว่างมวล
กฎความโน้มถ่วงสากล
จากที่ทราบกันว่าแรงดึงดูดที่โลกดึงดูดวัตถุนั้นเรียกว่าน้ำหนักแรงนี้ไม่ใช่แรงที่วัตถุจะต้องสัมผัสกันจึงสรุปเป็นหลักแนวคิดที่ว่า
“วัตถุใดๆในจักรวาลจะดึงดูดวัตถุอื่นด้วยแรงที่มีขนาดแปรผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างวัตถุนั้นและแปรผันตามผลคูณของมวลของวัตถุทั้งสอง”
เรียกกฎนี้ว่ากฎความโน้มถ่วงสากล
และสามารถเขียนเป็นสมการได้ดังนี้
ดังรูป
สนามโน้มถ่วง แรงโน้มถ่วง
และน้ำหนัก
กรณีโลกดึงดูดวัตถุนั้นอาจถือได้ว่าโลกแพสนามโน้มถ่วงออกไปรอบโลกโดยมีทิศทางของสนามโน้มถ่วงเข้าสู่ศูนย์กลางของโลกแทนสัญลักษณ์ด้วยตัว
g
โดยหาได้จากแรงดึงดูดของโลกที่กระทำต่อมวลหนึ่งหน่วยดังสมการ
ซึ่งค่าความเร่งโน้มถ่วง
(g) ของโลกที่กระทําต่อวัตถุมวล m ใดๆมีค่าคือ 9.8
นิวตันต่อกิโลกรัมหรือเมตรต่อวินาทีกำลังสอง
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น