กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

ภาพประจำสัปดาห์   

เกิด        วันที่ 25 ธันวาคม ค.ศ. 1642 เมืองลินคอร์นเชียร์ (Lincohnshire) ประเทศอังกฤษ (England)
เสียชีวิต วันที่ 20 มีนาคม ค.ศ. 1727 กรุงลอนดอน (London) ประเทศอังกฤษ (England)
ผลงาน   - ตั้งกฎแรงดึงดูดของโลก
             - ตั้งกฎเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ
             - ตั้งทฤษฎีแคลคูลัส (Calculus)
             - ประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ชนิดหักเหแสง
             - ค้นพบสมบัติของแสงที่ว่า แสงสีขาวประกอบขึ้นจากแสงสีรุ้ง

         ในบรรดานักวิทยาศาสตร์ทั้งหมดที่กล่าวมาแล้วและจะกล่าวต่อไป นิวตันเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ได้รับการยกย่องว่าเป็นอัจฉริยะคนหนึ่งเลยทีเดียว แม้แต่นักวิทยาศาสตร์ผู้มีความสามารถอย่างไอน์สไตน์ก็ได้รับการยกย่องให้ฉลาดเท่ากับนิวตัน นั่นคือการแสดงให้เห็นว่าเขาคืออัจฉริยะคนหนึ่งของโลก   คลิกอ่านต่อครับ 

นักประดิษฐ์ผู้หนึ่งได้ประยุกต์กฎข้อที่สามของนิวตันสำหรับรถพ่วงดังรูป 2-39 ระหว่างรถลากกับรถพ่วง จะมีกลไกเบรกติดไว้อยู่ตรงกลาง กลไกเบรกนี้ไม่ได้อาศัยกลไกทางอิเล็กทรอนิกส์ แต่ใช้หลักของกฎข้อที่สามดังนี้ เมื่อคนขับเหยียบเบรก จะทำให้รถลากช้าลงหรือหยุดลง แต่เพราะว่ารถพ่วงมีความเฉื่อยทำให้มันยังไม่หยุดในทันที และเคลื่อนที่ต่อไปข้างหน้า ไปกดกลไกของเบรกที่อยู่ตรงกลางทำให้รถพ่วงหยุดตามรถลากได้

แบบฝึกหัดประจำสัปดาห์    

นักบินอวกาศหญิงหามวลของตัวเธอเองบนอวกาศ  เพราะไม่สามารถจะชั่งหามวลในอวกาศได้  โดยเธอนั่งบนเก้าอี้ที่ติดกับสปริงดังรูป  ถ้าเก้าอี้มีมวล  15  kg  ขณะกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง  24  mm/s²  ให้สปริงมีแรงดึงกลับ  1.8  N  จงหาว่ามวลของเธอเป็นเท่าไร

วิธีทำ   

จากกฎข้อที่สองของนิวตัน   F  =  ma

ย้ายข้างจะได้               m   =   F/a    =    1.8  N  / 24 x 10^-3  m/s²     =     75   kg

เป็นมวลที่รวมมวลของเก้าอี้ด้วย   ด้งนั้นต้องลบมวลของเก้าอี้  15  kg  ออก จะได้มวลของนักบินอวกาศ  60  kg

เข็มขัดนิรภัย

        เป็นกลไกของเข็มขัดนิรภัย ซึ่งผู้ขับขี่สามารถดึงเข็มขัดออกได้อย่างง่าย ๆ โดยดึงแต่เพียงเบา ๆ อย่างไรก็ตาม ถ้าเกิดอุบัติเหตุ เข็มขัดนิรภัยจะดึงไม่ออก กลไกเหล่านี้ทำงานอย่างไร เราจะมาอธิบายกัน กลไกภายในของเข็มขัดนิรภัยประกอบด้วยล้อเฟือง แท่งล็อค และลูกตุ้มที่มีมวลค่อนข้างมาก เข็มขัดจะพันอยู่รอบล้อ ขณะที่รถอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ ลูกตุ้มจะห้อยอยู่ในแนวดิ่งและแท่งล็อคอยู่ในแนวระดับ ล้อสามารถหมุนได้อย่างอิสระ ทำให้เข็มขัดดึงออกได้อย่างง่าย ๆ แต่เมื่อรถเกิดอุบัติเหตุ หยุดลงอย่างกระทันหัน ลูกตุ้มซึ่งมีมวลมากยังไม่ยอมหยุดลงเนื่องจากความเฉื่อย ลูกตุ้มจะเคลื่อนที่ต่อไป และจะไปดันแท่งล็อคทำให้แท่งล็อคเอียงไปขัดกับเฟืองของล้อ ป้องกันไม่ให้ล้อหมุน เข็มขัดจะไม่สามารถคลายตัวออกมาได้ ป้องกันผู้ขับขี่ไม่ให้คะมำไปข้างหน้า กระแทกเข้ากับพวงมาลัย หัวร้างข้างแตก นี่คือประโยชน์ของการประยุกต์โดยนำความเฉื่อยมาใช้งาน

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

คลิกอ่านเรื่องแรงครับ

การทดลองเสมือนจริง 

  รวมเวกเตอร์ของแรงให้เป็นแรงลัพธ์  ในการทดลองนี้คุณสามารถเปลี่ยนขนาดและทิศทางของแรงโดยคลิกเมาส์ค้างที่ปลายหัวลูกศรของเวกเตอร์ ( สีแดง ,  สีเขียว  และสีน้ำเงิน)   ให้สังเกตการเปลี่ยนแปลงขนาดและทิศทางของเวกเตอร์ลัพธ์  (ลูกศรสีดำ)   ซึ่งเป็นผลลัพธ์ของเวกเตอร์ทั้งสาม  

จงตอบคำถามต่อไปนี้

1.  ให้นักศึกษาสร้างเวกเตอร์ทั้งสามโดยผลรวมของเวกเตอร์ต้องเป็นศูนย์    เติมช่องว่างในตารางให้เต็ม

	Fx	Fy	lFl
F1
F2
F3
ผลรวม	0	0	0

วาดรูปเวกเตอร์ทั้งสามประกอบด้วย   กดที่นี่เพื่อเข้าสู่การทดลอง

---

การทดลองเสมือนจริง  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  กดที่รูปภาพหรือที่นี่เพื่อเข้าสู่การทดลอง เดือนเมษายน ค.ศ. 1974 นายจอร์น แมสสิส สามารถใช้พละกำลังของตัวเขาเองในการลากโบกี้รถไฟ จากรูปจะเห็นว่าเขาใช้ปากงับเชือกที่ผูกไว้กับโบกี้รถไฟแล้วก็ดึงตู้โบกี้ทั้งตู้ไปตามราง โดยปกติตู้โบกี้จะมีน้ำหนักประมาณ 70 ตัน จะเห็นว่าแรงที่เขาต้องใช้มีค่ามหาศาลมาก ทุกคนคงจะมีคำถามอยู่ในใจว่า นายจอร์น แมสสิสเป็นซุปเบอร์แมนหรือไม่? และฟันของเขาสามารถทนแรงมากมายขนาดนี้ได้อย่างไร  อ่านต่อครับ การทดลองเรื่องพื้นเอียง คลิกเข้าสู่การทดลองครับ ตอบคำถามต่อไปนี้ลงในช่องว่าง ถ้า  m1  มากกว่า m2  ความเร่งจำเป็นต้องเป็นลบอย่างเดียวหรือไม่  เพราะเหตุใด ในกรณีที่  m2  เป็นศูนย์   ความเร่งของ m1  เป็นเท่าไร ? แบบฝึกหัด เรื่อง  แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่  1    2    3    4   5    6   หนังสืออิเล็กทรอนิกส์เรื่องกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน แรง กฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน กฎข้อที่สองของนิวตัน หน่วยของแรง มวลและน้ำหนัก กฎข้อที่สามของนิวตัน การแก้ปัญหาโจทย์ของนิวตัน สรุป แบบฝึกหัด หนังสืออิเล็กทรอนิกส์เรื่องกฎของนิวตันกับการประยุกต์ตอนที่ 1 แรงในธรรมชาติ แรงเสียดทาน ประยุกต์กฎข้อที่หนึ่ง ประยุกต์กฎข้อที่สอง กรอบอ้างอิงเฉื่อย สรุป แบบฝึกหัด การทดลองเสมือนจริง  แรงเสียดทาน เข้าสู่การทดลองคลิกครับ      a) ถ้าลิฟท์เคลื่อนที่โดยไม่มีความเร่ง เครื่องชั่งจะแสดงน้ำหนักจริงของชายคนนี้ ( W = 700N ) b) เมื่อลิฟท์เคลื่อนที่ขึ้นด้วยความเร่ง น้ำหนักปรากฏของชายคนนี้คือ 1000 N มากกว่าน้ำหนักจริง c) เมื่อลิฟท์เคลื่อนที่ลงด้วยความเร่ง น้ำหนักปรากฏของชายคนนี้คือ 400 N น้อยกว่าน้ำหนักจริง d) น้ำหนักปรากฏของชายคนนี้จะเป็นศูนย์ ถ้าลิฟท์นี้ตกลงอย่างอิสระ ถ้าเชือกที่ผูกลิฟท์ไว้ขาด  วิธีการคำนวณ คลิกครับ   ตัวอย่างการคำนวณเพิ่มเติม คลิกครับ การทดลอง  Zeo-g ( แรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์) คลิกเข้าไปอ่านค่ะ แผ่นใสการเรียนการสอน แรงและกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน      แผ่นใส powerpoint  จำนวน  31  แผ่น คลิกครับ  ของ  ดร.  สมพงษ์  เลี่ยงโรคาพาธ   กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน     แผ่นใสแบบ PDF   ภาษาอังกฤษทั้งหมด   จำนวน 52  แผ่น  คลิกครับ   กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน     อธิบายกฎการเคลื่อนที่สามข้อของนิวตัน พร้อมตัวอย่างและแบบฝึกหัด ของ อ.สิทธิชัย ปิ่นกาญจนโรจน์   จำนวน 18  แผ่น คลิกค่ะ     วีดีโอศึกษา   การสร้างสภาวะไร้แรงโน้มถ่วงบนเครื่องบิน  ทำได้โดยการนำเครื่องบินไต่ระดับขึ้นสูง  30000 ฟุต   และปักหัวดิ่งลง  ทำให้ทุกๆอย่างภายในเครื่องบินที่ไม่ได้จับยึดไว้ลอยขึ้นเหมือนกับไม่มีน้ำหนัก   เป็นระยะเวลา 20  วินาที   ใช้สำหรับฝึกนักบินอวกาศก่อนจะไปสู่อวกาศจริง คลิกครับ  (windows media 623 kB The law of motion กฎการเคลื่อนที่      ตามตำนานเชื่อว่า นิวตันค้นพบกฎของแรงโน้มถ่วงใต้ต้นแอปเปิ้ล   ซึ่งต่อมากลายเป็นกฎการเคลื่อนที่สามข้อของนิวตัน   ที่สามารถอธิบายการเคลื่อนที่ของมวลทุกๆมวลได้ในเอกภพ   ไม่ว่าจะเป็นลูกแอปเปิ้ล  ดวงจันทร์   และดวงอาทิตย์     คลิกครับ   .   น้ำหนักของเฮลิคอปเตอร์ (เด็กเล่น)      นักกวิทยาศาสตร์ทดลองชั่งเฮลิคอปเตอร์ (เด็กเล่น)  ในห้องกระจกที่ปิดมิดชิดห้องหนึ่ง คำถาม     น้ำหนักของกล่องกระจกจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร  เมื่อเครื่องบินเฮลิคอปเตอร์บินขึ้น น้ำหนักจะน้อยลง น้ำหนักจะอยู่เท่าเดิม น้ำหนักจะเพิ่มขึ้น       คำตอบเกี่ยวข้องกับกฎข้อที่สามของนิวตันได้อย่างไร ! น่าแปลกใจดี  คลิกครับ  ขนาด 3  MB   สารบัญกระดานฟิสิกส์ราชมงคล   จากกฎข้อที่สามของนิวตันที่ว่า แรงที่ทีม A กระทำกับทีม B จะเท่ากับแรงที่ทีม B กระทำกับทีม A แต่มีทิศทางตรงกันข้าม อย่างนั้นเกมชักคะเย่อนี้จะมีผู้ชนะได้อย่างไร ก่อนตอบคลิกดูคำอธิบายก่อนครับ รถลากขนาดเล็ก  2  คันมีมวลเท่ากัน  ออกแรงดึงขนาด  50 นิวตัน  เท่ากันแต่ปรากฎว่ารถคัน ข  มีความเร่งมากกว่ารถคัน  ก   การออกแรงดึงเท่ากันต่อมวลเท่ากัน  ทำไมความเร่งไม่เท่ากัน  ไม่ขัดกับกฎข้อที่สองของนิวตันหรอกหรือ กระดานฟิสิกส์ราชมงคลใหม่    ต้องการทราบคำตอบคลิกครับ   หนังสืออิเล็กทรอนิกส์   หนังสืออิเล็กทรอนิกส์ฟิสิกส์ 1 หนังสือฟิสิกส์ 1 ภาคกลศาสตร์ หนังสือฟิสิกส์ 1  ภาค ของไหล ความร้อนและคลื่น   ไอแซก นิวตัน นวลทิพย์  ศุภประการ แปล 1.  หมู่บ้านนักประดิษฐ์น้อย  หน้า 7 2.  สองปีทองแห่งการสร้างสรรค์  หน้า 42 3.  ศาสตราจารย์หนุ่มวัย  27  หน้า  69 4.  การโต้แย้งกับฮูก  หน้า  83 5.  "Principia" หน้า  114 6.  ภาคผนวก  หน้า  135 7.  ตารางลำดับเวลา  หน้า  141     ทดสอบก่อนและหลังเรียน   (วิธีทำ ให้ ใส่ชื่อ  สกุล  เลือกวิชาที่สอบ และจำนวนข้อ แต่ต้องไม่เกินจากที่กำหนดไว้ เช่น กำหนดไว้ 10  ข้อ เวลาเลือกจำนวนข้อ  ให้เลือก  5  และ  10 ข้อไม่เกินจากนี้ เป็นต้น เมื่อทำเสร็จสามารถดูคะแนนจากรายละเอียดผู้ทำข้อสอบได้ทันที 1. กฎของนิวตัน  20  ข้อ