 |
||
|
ความเฉื่อย (Inertia) เขียนแทนได้ด้วยลูกศรเวกเตอร์ แรงขนาด 10 N ดึงวัตถุไปทางขวา
แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์เมื่อมีแรงมากกว่า 2 แรง มากระทำบนวัตถุอันเดียวกัน ก็สามารถรวมกันได้ ผลรวมของแรงหลายแรงเขียนเป็น
1.สร้างรูปหลายเหลี่ยมปิด
3.2 กฎการเคลื่อนที่ ข้อที่ 1
กฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งของนิวตันนี้มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่ง คือ กฎ (Low of inertia)
ตัวอย่างการเคลื่อนที่ของวัตถุที่เป็นไปตามกฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งของนิวตัน เมื่อผู้โดยสารยืนอยู่ในรถประจำทางหยุด และรถโดยสารออกรถอย่างกะทันหัน ผู้โดยสารจะเซไปทางด้านหลังและเมื่อหยุดรถกะทันหัน จะเซไปข้าหน้าเป็นเพราะว่าผู้โดยสารเป็นไปตามกฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งของนิวตัน
หรือ
หรือ เมื่อเปลี่ยนความสัมพันธ์ในเชิงการแปรผันเป็นสมการจะได้
3.4 กฎการเคลื่อนที่ ข้อที่ 3 ออกแรงผลักผนังดังรูป
แรงทั้งสองนี้ เรียกว่า แรงคู่กิริยาปฎิริยา
แรงที่ดึงเส้นเชือกจะส่งผ่านเส้นเชือก ทำให้เส้นเชือกดึงวัตถุด้วยแรงขนาดเท่ากัน ถ้ามวลของเชือกน้อยมากเมื่อเทียบกับมวลวัตถุ แรงที่เส้นเชือกดึงวัตถุนี้เรียกว่าแรงดึง ( Tension ) หรือความดึง น้ำหนัก
จะได้ว่าอัตราส่วนของน้ำหนักของวัตถุ 2 ก้อน จะเท่ากับอัตราส่วนของมวลของวัตถุทั้งสอง เมื่ออยู่บริเวณเดียวกัน เราจึงสามารถหาน้ำหนักของวัตถุใด ๆ เทียบกับน้ำหนักของมวลมาตรฐาน โดยทั่วไปคนนิยมที่จะบอกน้ำหนักในหน่วยของมวล เช่น ส้ม มีน้ำหนัก 1 kg ซึ่งแท้จริงแล้ว หมายถึง น้ำหนักของส้มเทียบกับน้ำหนักของมวลมาตรฐานมีค่าเท่ากัน การวัดน้ำหนักโดยใช้ตาชั่งสองแขนจะอ่านค่าได้ถูกต้องเมื่อแขนอยู่ในตำแหน่งสมดุล มวลมาตรฐานเท่ากับมวลของวัตถุ ดังนั้นน้ำหนักมาตรฐานก็เท่ากับน้ำหนักของวัตถุ
การใช้กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน 1. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่ง
วัตถุจะสมดุลเมื่อผลรวมของแรงทั้งหมดเป็นศูนย์ จะพิจารณาเพียงแกน X หรือแกน Y อย่างเดียวว่าเป็นศูนย์ไม่ได้
3. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สาม 1. แรงกิริยาและปฏิกิริยา  กระทำต่อวัตถุคนละก้อน
2. แรงคู่กิริยา-ปฏิกิริยา มีขนาดเท่ากันและทิศตรงกันข้ามเสมอ ไม่ว่าจะระบบจะหยุดนิ่งหรือเคลื่อนที่
ข้อสังเกต แรงที่ใช้เขียนเวกเตอร์แทนแรงบนแผนภาพ ได้แก่ T เป็นแรงดึงในเส้นเชือก 2. เมื่อระบบการเคลื่อนที่มีวัตถุหลายตัว สามารถเขียนแผนภาพแยกจากกัน (Free body diagram F.B.D.) เพื่อสะดวกในการพิจารณาตามกฎการเคลื่อนที่โดยถือว่าระบบเคลื่อนที่พร้อมกัน ความเร่งต้องเท่ากัน ตัวอย่างเช่น
3. เมื่อมีแรงกระทำวัตถุหลายแรง จะต้องใส่ระบบพิกัดฉาก x แกน y กับระบบวัตถุ โดยให้แกนใดแกนหนึ่งอยู่แนวเดียวกับความเร่ง เมื่อปรากฏว่ามีแรงบางแรงไม่อยู่ในแนวแกน x หรือ y ให้แยกแรงนั้นเป็นแรงย่อยตามแนวแกน ตัวอย่างเช่น
แยก F.B.D.
พิจารณาที่มวล M
ตัวอย่างที่ 3 วัตถุ ผูกด้วยเชือกคล้องผ่ารอกกลื่นและพื้นลื่นดังรูป เมื่อระบบเคลื่อนที่ จงหา
จากสมการ (1) + (2) + (3) และความเร่ง a เท่ากัน
แทนค่า a ใน (1) และ (3)
ตัวอย่างที่ 4 วัตถุมวล m = 10 kg ไกลลงตามพื้นเอียงที่มีแรงเสียงเสียดทาน 5 N พื้นเอียงทำมุม 30 องศา กับแนวราบ จงหาความเร่งของวัตถุ และแรงปฏิกิริยาในแนวฉาก วิธีทำ วัตถุไกลลงพื้นเอียง ความเร่งอยู่แนวเดียวกับพื้นเอียง แยกแรง mg
ข้อสังเกต 2. เมื่อทิศของความเร่งของวัตถุ
วิธีทำ ลิฟต์อยู่นิ่ง a = 0
ลิฟต์เคลื่อนที่ขึ้นด้วยความหน่วง 1 m/s2 แสดงว่าทิศความเร่งลง ช่วงนี้เป็นลักษณะลิฟต์เบรกก่อนหยุด
ลิฟต์ขาดและตกอิสระ
ไม่สามารถอ่านค่าน้ำหนักบนตาชั่งได้ เพราะแรง N = 0 เราเรียก สภาวะนี้ว่า “สภาวะเหมือนไร้น้ำหนัก”
แรงเสียดทาน
แรงเสียดทาน แบ่งเป็น 2 ลักษณะ
1. แรงเสียดทานสถิติ ( static frictional) 2. แรงเสียดทานจลน์ (kinetic friction),
ตัวอย่างที่ 7 วัตถุมวล 10 kg ออกแรง F กระทำกับวัตถุในแนวราบดังรูป ให้เคลื่อนที่ด้วยความเร่ง 2 m/s2 สัมประสิทธิ์ความเสียดทานเป็น 0.25 จงหาแรง F
วิธีทำ
นั่นคือแรง F ที่ทำให้มวลเคลื่อนที่มีค่าเป็น 45 N ตัวอย่างที่ 8 วัตถุมวล 10 kg ออกแรง 100 นิวตัน ทำมุม 37 กับแนวราบการกระทำวัตถุถ้าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานระหว่างพื้นกับวัตถุเป็น 0.5 จงหาความเร่งของวัตถุ วิธีทำ
a = 6 m/s2 ตัวอย่างที่ 9 ปล่อยวัตถุมวล 5 kg ให้ไถลลงตามพื้นเอียงที่ทำมุม 30 มีสัมประสิทธิ์ความเสียดทานระหว่างพื้นกับวัตถุเป็น 0.2 จงหาความเร่งของวัตถุที่ไถลลงมาจากพื้นเอียง
กฎแรงดึงดูดระหว่างมวลของนิวตัน
แรงดึงดูดระหว่างมวลเป็น “แรงกระทำร่วม” โดยร่วมที่มวลหนึ่งดึงดูดมวลที่สองและมวลที่สองดึงดูดมวลที่หนึ่ง นั่นคือเป็นกิริยา-ปฏิกิริยา
เมื่อให้ m2 และ m2 คงที่
เราสามารถหามวลของดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ โดยใช้กฎแรงดึงดูดระหว่างมวลได้และจากกฎแรงดึงดูดระหว่างมวล สามารถหาค่าความเร่งเนื่องจากความโน้มถ่วง ณ ตำแหน่งที่ห่างจากผิวโลกต่าง ๆ กัน
ดังนั้น สามารถหาความเร่งเนื่องจากความโน้มถ่วง หรือสนามโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ต่าง ๆ ได้
สนามโน้มถ่วงจะมากที่สุดที่ผิวโลก เมื่ออยู่ห่างออกไปค่า g จะลดลงแต่เมื่อเจาะเข้าไปใต้ผิวโลก ค่า g จะลดลงเช่นกัน ตำแหน่งที่ศูนย์กลางโลกค่า g เป็นศูนย์
โดยถ้า m เป็นค่าคงที่
เมื่อ R คือระยะจากจุดศูนย์กลางโลกตำแหน่งนั้น ตัวอย่างที่ 10 จงหาแรงดูดระหว่างมวลของโปรตอนและอิเล็กตรอนใน อะตอมของไฮโดรเจน กำหนดให้มวลโปรตอน 1.67 x 10-27kg มวลของอิเล็กตรอน 9 x 10-31kg อยู่ห่างกัน 1 x 10-12 m G = 6.67 x 10-11 Nm2 / Kg 2 นั่นคือ แรงดึงดูดระหว่างมวลของโปรตอนและอิเล็กตรอนเป็น 1.0025 x 10-43 N ซึ่งถือว่ามีค่าน้อยมากเมื่อเทียบกับแรงทางไฟฟ้า นั่นคือ แรงดึงดูดระหว่างมวลมีค่าเป็น 1.00 x 10-7N
|
||
| |
||
( ซิกมา F ) เรียกว่า 
เนื่องจาก
หมายถึง แรงที่โลกดึงดูดวัตถุมีทิศเดียวกับความเร่ง 
น้ำหนักเป็นปริมาณเวกเตอร์น้ำหนักคือแรงจึงมีหน่วยเป็นนิวตัน เมื่อปล่อยวัตถุให้ตกอย่างเสรี ภายใต้แรงดึงดูดของโลก วัตถุจะตกลงมาด้วยน้ำหนัก ตามกฎเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน 
เป็นน้ำหนักที่แท้จริง เป็นน้ำหนักที่เกิดจากโลกดึงดูดวัตถุและ T เป็นน้ำหนักที่อ่านได้บนตาชั่ง ถ้าตาชั่งอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว แรง T = mg น้ำหนักที่อ่านได้บนตาชั่งจะถูกต้อง แต่ถ้าตาชั่งมีการเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง น้ำหนักที่อ่านได้จากตาชั่งจะไม่ตรงกับน้ำหนักจริง
ตั้งฉากกับทิศของน้ำหนัก 
หนักที่อ่านได้บนตาชั่งจะเท่ากับน้ำหนักจริง
เกิดขึ้นเมื่อวัตถุมีแรงลัพธ์มาทำให้วัตถุพยายามจะเคลื่อนที่ จนวัตถุเริ่มเคลื่อนที่ แรงเสียดทานสถิติมีค่าไม่คงตัว จะมีค่าน้อยที่สุดเป็นศูนย์จนถึงมีค่ามากที่สุด มีค่ามากที่สุดเมื่อวัตถุเริ่มเคลื่อนที่ ดังนั้นแรงเสียดทานสถิติจะเกิดขึ้นเมื่อยังเห็นวัตถุหยุดนิ่ง
เกิดขึ้นเมื่อวัตถุเคลื่อนที่ แรงเสียดทานจลน์มีทิศตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ และมีค่าคงตัวไม่ว่าวัตถุจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวหรือเปลี่ยนความเร็วไปแรงเสียดทานสูงสุดของวัตถุ ที่ผิวสัมผัสคู่หนึ่ง 
คือแรงสิทธ์ประสิทธ์ความเสียดทาน ระหว่างผิวสัมผัสคู่หนึ่ง
มีน้ำหนักก็จะมีค่าเป็น 0
มวลต่าง ๆ ณ ตำแหน่งนั้นเป็นศูนย์ น้ำหนักมีค่าเป็นศูนย์
