Dynamics PDF พิมพ์
พลศาสตร์ (dynamics) เป็นการศึกษาถึง สาเหตุ ที่ทำให้วัตถุเกิดการเปลี่ยนแปลง ปริมาณสำคัญที่เราจะศึกษาได้แก่ มวล (mass) แรง (force) โมเมนตัม (momentum) โมเมนตัมเชิงมุม (angular momentum) ฯลฯ

1.มวล (Mass)

ปริมาณเกลาร์ที่เป็นคุณสมบัติทางกายภาพของสสาร มีหน่วยเป็น กิโลกรัม (Kg)
 
7824 ในภาพเป็นมวลมาตรฐาน 1 Kg (international prototype of the kilogram) สร้างจาก platinum 90% และ iridium 10% เก็บรักษาไว้ที่ International Bureau of Weights and Measures (BIPM) เมือง Sèvres ใกล้กรุงปารีส

นิสิตสามารถอ่านข้อมูลเพิ่มเติมได้จาก
http://www.bipm.fr/
http://www1.bipm.org/en

 

ในกลศาสตร์แบบฉบับ (Classical mechanics) นิยามของมวลอาจแบ่งได้เป็น มวลเฉื่อย และ มวลโน้มถ่วง

มวลเฉื่อย หรือ Initial mass คือปริมาณที่อธิบายการต้านการเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ของสสาร เมื่อมีแรงมากระทำ วัตถุที่มีมวลเฉื่อยน้อยก็จะสามารถเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ได้ง่ายกว่าวัตถุที่มีมวลเฉื่อยมาก

มวลโน้มถ่วง หรือ Gravitational mass อาจแบ่งย่อยได้เป็นสองชนิดคือ Active และ Passive gravitational mass

Passive gravitational mass เป็นปริมาณที่บ่งบอกความแรงของอันตรกริยาระหว่างวัตถุกับสนามโน้มถ่วง สำหรับสนามโน้มถ่วงที่มีความเข้มเท่ากันวัตถุที่มีมวลมากก็จะรู้สึกถึงแรงโน้มถ่วงมากกว่าวัตถุที่มีมวลน้อย แรงโน้มถ่วงที่มาทำกับวัตถุนี้เราเรียกกันว่า น้ำหนัก นั่นเอง

ส่วนมวลโน้มถ่วงแบบ Active gravitational mass จะบอกถึงอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงเนื่องจากวัตถุนั้น วัตถุที่มีมวลมากกว่าก็ย่อมที่จะมีสนามโน้มถ่วงที่แรงกว่าวัตถุมวลน้อย เช่น ดวงอาทิตย์ย่อมมีสนามโน้มถ่วงที่แรงกว่าโลก เป็นต้น

ถึงแม้ว่ามวลความเฉื่อยและมวลโน้มถ่วงจะมีนิยามที่ต่างกัน แต่ในทางการทดลองไม่สามารถที่แบ่งแยกความแตกต่างระหว่างมวลทั้งสองได้ ในทฤษฎีสัมพัทธ์ภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ความสอดคล้องกันของมวลเฉื่อยและมวลโน้มถ่วง เป็นหลักการสำคัญอย่างหนึ่งของธรรมชาติที่รู้จักกันในชื่อของ Equivalence principle

ในวิชาเคมี มวลของสสาร จะเป็นปริมาณที่อนุรักษ์ นั่นคือ ไม่สามารถสูญหาย และ สร้างขึ้นใหม่ได้ และในฟิสิกส์บทนี้ก็เช่นกัน เราจะถือว่ามวลเป็นปริมาณอนุรักษ์ ถึงแม้ว่าในบทถัดๆไปนิสิตจะได้ทราบว่า เมื่อคำนึงถึงผลของทฤษฎีสัมพัทธภาพ มวลและพลังงาน สมมูลกัน นั่นคือ มวลของวัตถุ (m) และ พลังงานของมัน (E) สัมพันธ์กันตามสมการE = mc^2 เมื่อ c คืออัตราเร็วของแสงในสูญญากาศ

2.แรง (Force)

แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง เช่นเปลี่ยนแปลงลักษณะการเคลื่อนที่ของอนุภาค มีหน่วยเป็นนิวตัน (N = Kg m /s^2)

ในชั้นมัธยมปลายนิสิตอาจจะได้ศึกษาแรงต่างๆมากหมายหลายชนิด แต่อันที่จริงแล้ว แรงพื้นฐานที่ควบคุมอันตรกริยาต่างๆในธรรมชาติทั้งหมด อยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงพื้นฐานเพียง 4 ชนิด ได้แก่
 

- แรงโน้มถ่วง (Gravitational force)
- แรงแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic force)
- แรงนิวเคลียร์แบบอ่อน (Weak nuclear force)
- แรงนิวเคลียร์แบบเข้ม (Strong nuclear force)

7827



แรงที่เราคุ้นเคยในชั้นมัธยมปลายไม่ว่าจะเป็น แรงเสียดทาน หรือแรงของสปริง จะจัดอยู่ในประเภทของแรงแม่เหล็กไฟฟ้า เพราะเกิดจากอันตรกริยาของอิเล็กตรอนในอะตอมของวัตถุ ปฎิกริยาทางเคมีและชีววิทยาล้วนเกิดจากแรงทางไฟฟ้าทั้งสิ้น

ตามประวัติศาสตร์ เซอร์ ไฮแซค นิวตัน (Sir Isaac Newton) เป็นบุคคนแรกที่นิยามความหมายของแรง ดังที่เราจะได้กล่าวถึงในรายละเอียดต่อไป เมื่อเราศึกษากฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน หลักการของแรงได้ประยุกต์ใช้ในกลศาสตร์ และในวิทยาศาสตร์อีกหลายสาขา อย่างไรก็ตามด้วยความรู้ความเข้าใจใหม่ๆ ทฤษฎีควอนตัม และ ทฤษฎีสัมพัทธภาพ หลักการของแรงในกลศาสตร์ถูกแทนที่ด้วย เรขาคณิตของกาลอวกาศ เมื่อเราพิจารณาของเขตของธรรมชาติ ในขณะที่ทฤษฎีสนามควอนตัม (Quantum Field Theory) อธิบายกลไกการเกิดแรงระหว่างอนุภาคสองตัวว่า เกิดจากการแลกเปลี่ยนอนุภาคที่เป็นสื่อนำแรงระหว่างกัน ยกตัวอย่างเช่น แรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดึงดูดอิเล็กตรอนให้วนรอบนิวเคลียสของอะตอม เกิดจากการที่นิวเคลียสและอิเล็กตรอนและเปลี่ยนอนุภาคโฟตอน (อนุภาคของแสง) ระหว่างกัน ปัจจุบันแรงพื้นฐานทั้งสี่ของธรรมชาติมักถูกอ้างถึงโดยใช้คำว่า อันตริกริยา (interaction) แทนคำว่าแรง

อย่างไรก็ตาม ในเทอมนี้เราจะพิจารณาแรงในแบบของกลศาสตร์แบบฉบับ ซึ่งนิยามแรงตามกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
คลิกอ่านต่อครับ

 
< ก่อนหน้า   ถัดไป >
สถิติผู้เยี่ยมชม: 42586518
ขณะนี้มี 10 บุคคลทั่วไป ออนไลน์

สมัครสมาชิก
เพื่อรับเอกสารเพิ่ม!