การทดลองกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน

            ห้องทดลองนี้เป็นการเคลื่อนที่แบบเส้นตรงด้วยความเร่งคงที่  เรากำหนดให้ความเร่งของโลก  g =  9.81  m/s2    และสามารถเปลี่ยนค่ามวลและสัมประสิทธ์แรงเสียดทานได้   

            คุณยังสามารถปรับแต่งตำแหน่งการวัด  โดยใช้วัดเปลี่ยนตำแหน่งหัววัดแสง  LB  (Light Barrier)   ซึ่งหัววัดนี้มีความถูกต้องแม่นยำ  5  มิลลิเมตร    เมื่อการเคลื่อนที่สิ้นสุดลงจะปรากฎเวลาของการเคลื่อนที่  ซึ่งหน้าต่างแสดงนาฬิกามีความละเอียดของการวัด   1  มิลลิวินาที  ให้กดปุ่มบันทึกข้อมูล ครั้งแรก  หน้าต่างทางด้านล่างจะปรากฎค่า s  กับ  t    ต่อไปให้เปลี่ยนค่า LB   และบันทึกค่าถัดไป

 ใบบันทึกผล   

กำหนดให้  สัมประสิทธ์ความเสียดทาน  =  0      มวล  M  =  100  กรัม      มวล  m =  5   กรัม

s(m) t(s)
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0

a(ทดลอง)    =    ____________m/s2

a(ทฤษฎี)       =    ________________ m/s2  จากสมการ  [m/(M+m)]g

จงเขียนกราฟระหว่าง  s  กับ  t

และจงพิสูจน์ว่า   s  =   at2/2   เป็นจริงตามทฤษฎี

ตัวอย่าง

ลองทดลองผ่านทางอินเตอร์เน็ตว่าผลที่ได้เป็นจริงหรือไม่ ?

สมการล่างเป็นการหาค่าความเร่งในกรณีที่คิดแรงเสียดทาน

formula 1

a =  ความเร่ง  :   m :  มวลแขวน  :   g :  ความเร่งโน้มถ่วงของโลก  :   m :  สัมประสิทธ์แรงเสียดทาน  :  M  :  มวลของรถ

สมการล่างเป็นการหาระยะการเคลื่อนที่เมื่อทราบค่าของความเร่ง

formula 2

ทฤษฎีนำมาจากหนังสือ

เดือนเมษายน ค.ศ. 1974 นายจอร์น แมสสิส สามารถใช้พละกำลังของตัวเขาเองในการลากโบกี้รถไฟ จากรูปจะเห็นว่าเขาใช้ปากงับเชือกที่ผูกไว้กับโบกี้รถไฟแล้วก็ดึงตู้โบกี้ทั้งตู้ไปตามราง โดยปกติตู้โบกี้จะมีน้ำหนักประมาณ 70 ตัน จะเห็นว่าแรงที่เขาต้องใช้มีค่ามหาศาลมาก ทุกคนคงจะมีคำถามอยู่ในใจว่า นายจอร์น แมสสิสเป็นซุปเบอร์แมนหรือไม่? และฟันของเขาสามารถทนแรงมากมายขนาดนี้ได้อย่างไร  อ่านต่อครับ

แบบฝึกหัด  

    ให้นักศึกษาเลียนแบบการดึงของนาย จอร์น แมสสิส  โดยกำหนดให้ใช้มวลของตนเอง  ลากโบกี้รถไฟที่มีมวลตั้งแต่  50 ถึง  80  ตัน  คำนวณหาความเร่งที่ได้   โดยให้การลากกระทำอยู่ในแนวระดับ  ไม่ต้องเป็นแบบ  30  องศาแบบนายแมสสิส  

บันทึกผลลงในตารางผลการทดลอง    

มวลของตัวคุณเอง (kg)  
มวลของรถไฟ(kg)  
ความเร่งของรถไฟ (m/s2)  
ความตึงของเส้นเชือก (นิวตัน)  
ความเร็วสุดท้ายเมื่อลากไปเป็นระยะ 1  เมตร (m/s)  

 

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

เรื่องการทดลองเสมือนจริง