โจทย์ สิวน. ฟิสิกส์

ถ้าคีย์เวิร์ดที่เจอบ่อยคือ “สูตร แรง” ส่วนตัวมองว่าอย่าท่องสูตรแบบแยกๆ แต่ให้จำเป็น “ชุดเครื่องมือ” ที่พาเราไปตั้งสมการได้ทันที โดยเฉพาะเวลาเจอโจทย์ สอวน. เรื่องการเคลื่อนที่ในแนวตรง/แนวดิ่ง (แบบปล่อยวัตถุ/ปาวัตถุลง หรือโยนขึ้นแล้วชนกัน) สูตรแรงที่ใช้จริงจะวนอยู่ไม่กี่ตัวครับ 1) สูตรแรงพื้นฐานที่ควรรู้ (ใช้ตั้งโจทย์ได้เกือบทุกข้อ) - กฎข้อที่ 2 ของนิวตัน: \(\sum F = ma\) จำให้ขึ้นใจว่า “ผลรวมแรงตามทิศที่เลือก” เท่ากับมวลคูณความเร่ง - น้ำหนัก (แรงโน้มถ่วง): \(W = mg\) ทิศลงเสมอ (ใกล้ผิวโลก) - แรงปกติ: \(N\) ตั้งฉากผิวสัมผัส (ไม่ได้เท่ากับ mg เสมอ ต้องดูมีแรงอื่น/มีความเร่งในแนวตั้งไหม) - แรงเสียดทาน: \(f = \mu N\) (กรณีเสียดทานจลน์) ทิศต้านการเคลื่อนที่หรือแนวโน้มการเคลื่อนที่ - แรงตึงเชือก: \(T\) ตามแนวเชือก (สำคัญคือตั้งทิศให้ชัด) 2) เทคนิค “เลือกแกน” ให้เข้ากับโจทย์แนวดิ่ง โจทย์แนวตรง/แนวดิ่งในสอวน. มักทำให้พลาดเรื่องเครื่องหมาย +/− มากที่สุด วิธีที่ผมใช้คือ - เลือกแกน + ขึ้น หรือ + ลง ไปเลยทั้งข้อ - เขียนแรงทุกแรงพร้อมเครื่องหมายตามแกน ตัวอย่าง: วัตถุเคลื่อนที่แนวดิ่งแบบไม่คิดแรงต้านอากาศ จะเหลือแรงเดียวคือ \(mg\) ถ้าเลือกแกน + ขึ้น ⇒ \(\sum F = -mg = ma\) ⇒ \(a = -g\) ถ้าเลือกแกน + ลง ⇒ \(\sum F = +mg = ma\) ⇒ \(a = +g\) ผลฟิสิกส์เหมือนกัน แค่สัญลักษณ์ต่างกัน 3) เชื่อม “สูตรแรง” กับ “สูตรการเคลื่อนที่” ในโจทย์โยน/ปล่อย เมื่อได้ความเร่งจาก \(\sum F = ma\) แล้ว ค่อยไปใช้สมการการเคลื่อนที่ (SUVAT) เช่น - \(v = u + at\) - \(s = ut + \tfrac{1}{2}at^2\) - \(v^2 = u^2 + 2as\) ในโจทย์รูปแบบ “ปล่อย A จากที่สูง แล้วปา B ตามลงมา” หรือ “โยน A และ B ขึ้นแนวดิ่งแล้วชนกัน” สิ่งที่ทำให้เร็วคือ - ตั้งสมการตำแหน่งของแต่ละวัตถุเป็นฟังก์ชันเวลาเดียวกัน (ใช้ t เดียว) - ให้จุดชนกัน/จุดเจอกันเป็นเงื่อนไข: \(s_A(t)=s_B(t)\) หรือ \(y_A(t)=y_B(t)\) จากนั้นค่อยแก้หา t แล้วกลับไปหา v หรือความสูง 4) เช็กลิสต์กันพลาด (ใช้ได้จริงตอนทำโจทย์สอวน.) - ก่อนแทนค่า ให้เขียน FBD (แผนภาพแรง) สั้นๆ ทุกครั้ง - ตรวจหน่วย: แรงเป็นนิวตัน (N) = kg·m/s² - ถ้าโจทย์ “โยนขึ้น” ความเร่งยังเป็น \(-g\) (ถ้าเลือกแกนขึ้นเป็นบวก) ไม่ได้เปลี่ยนตามทิศความเร็ว - คำว่า “ปล่อย” แปลว่า \(u=0\) ณ ตอนเริ่ม ถ้าจะซ้อมให้ชัวร์ แนะนำลองทำโจทย์แนวดิ่ง 2 แบบนี้: (1) ปล่อย/ปาลงจากที่สูง แล้วถามอัตราเร็วตอนทันกัน (2) โยนขึ้นสองวัตถุคนละเวลา/คนละความเร็ว แล้วถามความสูงที่ชนกัน พอจับหลัก \(\sum F=ma\) + ตั้งสมการตำแหน่งร่วมกันได้ คำว่า “สูตร แรง” จะไม่ใช่เรื่องท่องจำ แต่เป็นเครื่องมือแก้โจทย์ครับ