Newton's forces and laws of motion
The fourth-graders who are studying this must have seen Newton's laws of motion. How many of them? What? Let's see.
ถ้ากำลังอ่าน “กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน” แล้วงงว่าต้องจำอะไรบ้าง เราทำสรุปแบบใช้ทำโจทย์ได้จริงไว้ให้ (เน้นคำที่ชอบออกสอบ + ตัวอย่างเร็วๆ) 1) กฎข้อที่ 1 ของนิวตัน (Inertia คืออะไร?) Inertia คือ “ความเฉื่อย” หรือความต้านการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่: วัตถุจะอยู่นิ่ง หรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวเป็นเส้นตรง ถ้าแรงลัพธ์เป็นศูนย์ จำประโยคสั้นๆ: ถ้า ΣF = 0 ⇒ a = 0 ⇒ v คงที่ ตัวอย่างที่เจอบ่อย: นั่งรถแล้วรถเบรกกะทันหัน ตัวเราเหมือนพุ่งไปข้างหน้า เพราะร่างกายพยายามรักษาสภาพการเคลื่อนที่เดิม (ความเฉื่อย) 2) กฎข้อที่ 2 ของนิวตัน (สูตรหลัก ΣF = ma และวิธีใช้) หัวใจคือแรงลัพธ์ (ΣF) ทำให้เกิดความเร่ง (a) และขึ้นกับมวล (m) สูตรหลัก: ΣF = ma ทริคทำโจทย์ที่ช่วยได้มาก: - เลือกทิศบวกก่อน (เช่นไปทางขวา/ขึ้น) - แตกแรงเป็นแกน x,y แล้วรวมเป็น “แรงลัพธ์” ก่อนค่อยแทนสูตร - ถ้า ΣF มีเครื่องหมายลบ แปลว่าความเร่งทิศตรงข้ามกับที่เราเลือกเป็นบวก ตัวอย่างเร็ว: ผลักกล่องมวล 2 kg ด้วยแรงลัพธ์ 10 N ⇒ a = ΣF/m = 10/2 = 5 m/s² อีกแบบที่ชอบหลอก: ถ้าวัตถุ “ความเร็วคงตัว” แปลว่า a=0 ดังนั้น ΣF ต้องเป็น 0 (แรงที่ผลัก = แรงเสียดทานพอดี) 3) กฎข้อที่ 3 ของนิวตัน (แรงกิริยา-ปฏิกิริยา) ทุกแรงกิริยาต้องมีแรงปฏิกิริยา “ขนาดเท่ากัน ทิศตรงข้าม” และเกิดพร้อมกันเสมอ ข้อควรระวังที่คนพลาด: แรงกิริยา-ปฏิกิริยา “ไม่หักล้างกัน” เพราะมันกระทำคนละวัตถุ ตัวอย่างจำง่าย: - เท้าเราถีบพื้นไปด้านหลัง (แรงกิริยา) พื้นดันเท้าเรามาด้านหน้า (แรงปฏิกิริยา) เลยเดิน/วิ่งได้ - แอปเปิลตก: โลกดึงแอปเปิลลง และแอปเปิลดึงโลกขึ้นด้วยแรงเท่ากัน แต่โลกมวลใหญ่มากเลยเร่งน้อยมาก เชื่อมกับกฎของฮุก (Hooke’s law) แบบไม่หลุดเรื่อง ถ้าโจทย์มีสปริง ให้จำว่าแรงสปริงเป็นแรงหนึ่งใน ΣF ได้เลย โดยกฎของฮุก: F = kx (ทิศแรงสปริงต้านการยืด/หด) เช่น แขวนมวลนิ่งๆ: ΣF=0 ⇒ kx = mg (เอาไปหา x หรือ k ได้) สรุปจำก่อนสอบ (สั้นมาก) - ข้อ 1: ΣF=0 ⇒ v คงที่ (inertia) - ข้อ 2: ΣF=ma ⇒ หา a/หาแรงลัพธ์ - ข้อ 3: แรงเป็นคู่เท่ากันตรงข้าม แต่คนละวัตถุ ถ้าจะให้บทความเดิมแน่นขึ้น ลองทำตามนี้เวลาอ่านรูป/สูตร: มองหา “แรงลัพธ์ ΣF” ก่อนทุกครั้ง แล้วค่อยถามว่าโจทย์กำลังใช้ข้อ 1 (ΣF=0), ข้อ 2 (ΣF=ma) หรือข้อ 3 (คู่แรงระหว่างวัตถุ)
