สรุปฟิสิกส์ กลางภาค ม.4

เสริมจากสรุปในรูป เผื่อคนกำลังไล่ทวนหัวข้อออกสอบบ่อย ๆ (อ่านแบบจับ “จุดพลาด” ที่ชอบทำกัน) 1) CM/CG คืออะไร ต่างกันยังไง? - CM (Center of Mass) = “จุดเฉลี่ยตำแหน่งของมวล” ขึ้นกับการกระจายมวลล้วน ๆ ไม่สนแรงโน้มถ่วงว่าจะอยู่ตรงไหน - CG (Center of Gravity) = “จุดที่แรงน้ำหนักรวมเหมือนไปรวมที่จุดนั้น” ขึ้นกับสนามโน้มถ่วง - ข้อควรจำที่ใช้ในข้อสอบ ม.4: ถ้า g สม่ำเสมอใกล้ผิวโลก ส่วนมาก CM ≈ CG (มักตรงกัน) แต่ถ้าอยู่ในสนามโน้มถ่วงไม่สม่ำเสมอ (เช่น ระยะไกล/ต่างระดับมาก) CG อาจไม่ตรงกับ CM - วิธีคิดเร็ว: โจทย์ที่ให้ “แผ่น/แท่งสม่ำเสมอ” มักให้ CM อยู่กึ่งกลางรูปทรงทันที 2) สมดุลของวัตถุ (Statics) ต้องเช็ก 2 เงื่อนไข - สมดุลเชิงเส้น: ΣF = 0 (แรงลัพธ์เป็นศูนย์) - สมดุลการหมุน: Στ = 0 (ผลรวมโมเมนต์เป็นศูนย์) ทริคที่เราใช้: ทำ FBD ก่อนทุกครั้ง แล้วค่อยเลือกจุดหมุนให้ “ตัดแรงที่ไม่อยากคิด” เช่น เลือกจุดหมุนตรงจุดที่มีแรงปฏิกิริยา/แรงตึงผ่าน จะได้ไม่ต้องเอาโมเมนต์ของแรงนั้น 3) แรง N (แรงปฏิกิริยาปกติ) และ “ค่าที่ตาชั่งอ่านได้” - พื้นราบนิ่ง ๆ ส่วนใหญ่ N = mg แต่ถ้ามีแรงดึง/กดเพิ่ม ต้องรวมแรงแนวตั้งทั้งหมด - ลิฟต์/ตาชั่ง: ค่าที่อ่านได้คือ N - เร่งขึ้น: N > mg - เร่งลง: N < mg - ฟรีฟอล: N = 0 (อันนี้ออกบ่อยแบบถามความรู้สึกไร้น้ำหนัก) 4) แรงตึงเชือก (T) สิ่งที่ทำให้พลาดบ่อย - เชือกเบา/รอกลื่น: แรงตึง “เท่ากันตลอดเส้นเดียวกัน” แต่ถ้ามีหลายเส้น/หลายช่วง ต้องดูว่าเป็นเส้นเดียวกันจริงไหม - วัตถุแขวนอยู่นิ่ง: ΣF_y = 0 ⇒ T = mg - มี 2 เส้นดึงคนละมุม: ต้องแตกแรง (ใช้ sin, cos) อย่าลืมว่ามุมวัดจากแนวนอนหรือแนวตั้งต่างกัน 5) ทฤษฎีลามี (Lami’s Theorem) ใช้ตอนไหน? - ใช้เมื่อ “มีแรง 3 แรง” กระทำที่จุดเดียว และวัตถุสมดุล (แรง 3 แรงต้องตัดกันที่จุดเดียว) - รูปแบบจำ: F1/sin(มุมตรงข้าม F1) = F2/sin(มุมตรงข้าม F2) = F3/sin(มุมตรงข้าม F3) - ทริคที่เราใช้: วาดสามเหลี่ยมแรง (Triangle of Forces) คู่กับลามี จะช่วยกันงงมุม โดย “มุมที่ใช้ในลามี” คือมุมระหว่างอีกสองแรง (มุมตรงข้ามแรงที่เราเอาไปหาร) 6) “mทวน mตาม” ที่เจอบ่อยในโจทย์ระบบมวล/พื้นเอียง - เวลาให้เชือกดึง/มวลสองก้อน ให้เดาทิศการเคลื่อนที่ก่อนว่า “ก้อนไหนชนะ” เช่น เทียบ mg ที่ลงตามแนวเอียงกับน้ำหนักอีกก้อน - ถ้าเดาทิศผิดไม่เป็นไร แต่ต้องใส่เครื่องหมายให้สอดคล้อง พอแก้สมการออกมาแล้วได้ a ติดลบ = แปลว่าทิศจริงตรงข้ามที่เดา 7) มวลติดสปริง (เผื่อออกผสมกับสมดุล) - สปริงสมดุลแนวดิ่ง: kx = mg ⇒ x = mg/k - ถ้าโจทย์พูดถึง “ยืด/หดจากความยาวธรรมชาติ” ต้องนิยาม x ให้ชัดว่าเริ่มนับจากไหน (พลาดตรงนี้บ่อยสุด) ถ้าจะทวนก่อนสอบแบบไว ๆ เราแนะนำลำดับนี้: วาด FBD → ตั้ง ΣF=0 และ/หรือ Στ=0 → ถ้าเป็น 3 แรงสมดุลค่อยหยิบทฤษฎีลามี → สุดท้ายค่อยแทนตัวเลขและเช็กหน่วย