จัดทำโดย ครูนันทพล สิทธิสุวรรณ

เรื่องการใช้กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันคำนวณหาปริมาณต่าง ๆ
   
   
         
 

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

ข้อที่ 1 เมื่อแรงลัพธ์ที่เป็นศูนย์มากระทำต่อวัตถุ วัตถุจะรักษาสภาพการเคลื่อนที่เดิม
ข้อที่ 2 เมื่อมีแรงลัพธ์คงที่และมีค่ามากกว่าศูนย์มากระทำต่อวัตถุจะเคลื่อนที่ตามทิศ
            ของแรงลัพธ์ด้วยความเร่งโดยความเร่งแปรผันตรงกับแรงลัพธ์และแปรผกผัน
            กับมวล

                         สามารถเขียนเป็นสูตรได้

   
   
   
   

ข้อที่ 3 ทุกแรงกิริยาย่อมมีแรงปฏิกิริยาซึ่งมีขนาดเท่ากันและทิศทางตรงข้าม


   
   

              กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันทั้ง 3 ข้อมีความสำคัญในการวิเคราะห์ปัญหาเกี่ยวกับสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุุและการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่
ี่เมื่อมีแรงกระทำวิเคราะห์ได้ดังนี้

               1. เขียนแรงภายนอกทั้งหมดที่กระทำต่อวัตถุนั้น พร้อมกับทิศทางของแรงนั้น
               2. หาแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุ ถ้า
                          2.1 แรงลัพธ์เป็นศูนย์ วัตถุจะไม่เปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ วัตถุหยุดนิ่ง
                                 หรือ เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว เป็นไปตามกฎข้อ 1
                         2.2 ถ้าแรงลัพธ์มากกว่าศูนย์วัตถุจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง โดยความเร่งมีทิศเดียว
                               กับแรงลัพธ์ เป็นไปตามกฎข้อที่ 2

   
   

การคำนวณ เมื่อวัตถุมีแรงลัพธ์มากระทำ

ถ้าพิจารณาเฉพาะวัตถุใดต้องคิดเฉพาะว่าวัตถุนั้นถูกแรงอะไรกระทำไม่ต้องคำนึงถึงว่าวัตถุนั้นไปกระทบต่อวัตถุอื่น
            1. กำหนดทิศ (เขียนทิศ) ของการเคลื่อนที่ของมวลแต่ละก้อน
            2. ถ้ามีแรงที่ไม่อยู่ในแนวการเคลื่อนที่ต้องแตกแรงเข้าสู่แกนตั้งฉาก
                      โดย แกนหนึ่งอยู่ในแนวเดียวกันกับทิศการเคลื่อนที่ของวัตถุ  และ
                             อีกแกนหนึ่งเป็นแนวตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ แรงที่อยู่ในแกนนี้
                            ไม่ต้องนำมาพิจารณา เพราะไม่มีผลต่อการเคลื่อนที่
           3. แทนค่าแรงต่างๆ ในสมการ      
               โดยให้ แรงที่มีทิศเดียวกันกับความเร่งเป็นบวกเสมอ
               แรงที่มีทิศตรงข้ามเป็นลบ และต้องใช้มวลทั้งระบบ
          4. เมื่อคิดทั้งระบบแรงตึงเชือกเป็นแรงภายในระบบไม่ต้องนำมาคำนวณ
          5. แรงตึงเชือก เชือกเส้นเดียวกันแรงตึงย่อมเท่ากันและมีทิศพุ่งออกจากจุด
              ที่เราพิจารณาเสมอ
          6. แรงเสียดทาน (f) คือแรงที่ต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุมีทิศตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ
          7. น้ำหนัก มีทิศลงเสมอ

   
    ตัวอย่างการใช้กฎของนิวตันอธิบายสถานะการณ์ที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวัน     
    การอ่านน้ำหนักจากเครื่องชั่ง      
   

               1. เครื่องชั่งสปริงแบบแขวน น้ำหนักที่อ่านได้คือ แรงตึงเชือก

                                     ถ้ามวล m อยู่นิ่ง        น้ำหนักที่อ่านได้ คือ mg

   
       
       
   

           2. เครื่องชั่งสปริงแบบตั้ง น้ำหนักที่อ่านได้คือ แรงปฏิกิริยา

                                   ถ้ามวล m อยู่นิ่ง        น้ำหนักที่อ่านได้ คือ mg

   
       
       
    ตัวอย่าง    
   

1. จากรูปอ่านน้ำหนักได้เท่าไร …….

      เขียนแรงที่กระทำได้ดังรูป

                                                                  คิดวิเคราะห์ วัตถุหยุดนิ่ง แรงลัพธ์ = 0
                                                                                น้ำหนักที่อ่านได้ = แรงตึงเชือก
                                                               วิธีทำ           จากรูป      T = mg
                                                                                                     = 0.5x10
                                                                                                     = 5 N

ตอบ อ่านน้ำหนักได้ 5 นิวตัน     

   
         
   

2. จากข้อ 1 ถ้าดึงเครื่องชั่งขึ้นด้วยอัตราเร็วคงที่ 2 m/s จะอ่านน้ำหนักได้เท่าไร
                       วัตถุเคลื่อนที่อัตราเร็วคงที่ แรงลัพธ์ = 0
                       มวลถูกกระทำกระทำด้วยแรงลัพธ์เท่ากับศูนย์
                       จึงอ่านน้ำหนักได้เท่าเดิม 5 นิวตัน

   
   

3. จากข้อ 1 ถ้าดึงวัตถุขึ้นด้วยความเร่ง 2 จะอ่านค่าน้ำหนักได้เท่าไร

คิดวิเคราะห์ :- น้ำหนักที่อ่านได้คือ แรงตึงเชือก T

ตอบ อ่านน้ำหนักได้ 5 นิวตัน     

   
   

4. จากข้อ 1 ถ้าดึงวัตถุลงด้วยความเร่ง 2 จะอ่านค่าน้ำหนักได้เท่าไร

คิดวิเคราะห์ :- น้ำหนักที่อ่านได้คือ แรงตึงเชือก T

                                                    วิธีทำ:-

   
   

ตอบ น้ำ้หนักที่อ่านได้ 4 นิวตัน

   
    ข้อสังเกต จากข้อ 1-4
                      วัตถุหยุดนิ่ง ชั่งน้ำหนักได้ปกติ คือ = mg
                      เคลื่อนที่อัตราเร็วคงที่ ชั่งน้ำหนัก = mg
                      เคลื่อนที่ขึ้นด้วยความเร่งน้ำหนัก มากกว่า mg
                      เคลื่อนที่ลงด้วยความเร่ง น้ำหนักที่อ่านได้ น้อยกว่า mg

   
    การชั่งนำ้หนักในลิฟต์    
    1. นายป่องยืนอยู่บนเครื่องชั่งบนลิฟต์ นายป่อง มีมวล 60 กิโลกรัม ถ้าลิฟต์ กำลังเคลื่อนที่
                  (ก) ขึ้นด้วยความเร่ง 2
                  (ข) ลงด้วยความหน่วง 2
นายป่องจะอ่านน้ำหนักตัวเองได้เท่าไร
   
   

(ก) ลิฟต์เคลื่อนที่ขึ้น ด้วยความเร่ง 2

                         

คิดวิเคราะห์ :-   1. น้ำหนักที่อ่านได้คือ แรงปฏิกิริยา N
                      2. ลิฟต์เคลื่อนที่ขึ้น ใช้


 วิธีทำ :-                      จาก
เมื่อเคลื่อนที่ขึ้น ได้         N - mg = ma
                              N - 600    = 60x2
                                           N = 720 N

                     ตอบน้ำหนักที่อ่านได้ 720 นิวตัน

ข้อคิด :-ถ้าลิฟต์ขึ้นด้วยความหน่วงจะอ่านนำ้หนักได้เท่าไร...........มากกว่า 720 N หรือไม่

   
    (ข) ลิฟต์เคลื่อนที่ลงด้วยความหน่วง 2 หรือ a = - 2    
   

                         

คิดวิเคราะห์ :-   1. น้ำหนักที่อ่านได้คือ แรงปฏิกิริยา N
                      2. ลิฟต์เคลื่อนที่ลง ด้วย a เป็น - ใช้


 วิธีทำ :-                      จาก
เมื่อเคลื่อนที่ขึ้น ได้         mg - N   = ma
                                600 - N    = 60x(-2)
                                           N = 720 N

                          ตอบน้ำหนักที่อ่านได้ 720 นิวตัน

ข้อคิด :- ถ้าลิฟต์ลงด้วยความเร่งจะอ่านน้ำ้หนักได้เท่าไร....................มากกว่า 720 N หรือไม่

   
   
   
   
   
   
กลับเมนูหลัก
   
    เรียนจบบทเรียนแล้วทดลองทำแบบฝึกเพื่อ.....ตรวจสอบตัวเองว่าเข้าใจหรือไม่    
         
         
         
         
         

 

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล