กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

ชายคนหนึ่งนั่งอยู่ในยานอวกาศที่กำลังโคจรรอบโลก เขาวางวัตถุก้อนหนึ่งลงบนตาชั่งติดกับพื้นของ ยานอวกาศตาชั่งจะอ่านน้ำหนักได้เท่าไร

คำตอบ  ศูนย์  

แบบฝึกหัดประจำสัปดาห์    

ลูกกุญแจกับความเร่ง   ถ้าคุณต้องการจะวัดความเร่งของรถขณะเข้าสู่ทางโค้ง  ให้คุณพวงกุญแจออกมาและแขวนไว้ ขณะที่รถเข้าโค้งพวงกุญแจจะเบนออกจากแนวดิ่งดังรูป อยากจะทราบว่า ความเร่งของรถในขณะนี้เป็นเท่าไร

วิธีทำ

ถุงลมนิรภัย

            ถุงลมนิรภัยก็ใช้ประโยชน์จากความเฉื่อยของมวล เมื่อเกิดอุบัติเหตุหรือการชนอย่างรุนแรง ถุงลมด้านหน้าคนขับจะพองตัวขึ้น ป้องกันไม่ให้ผู้ขับขี่ชนกับพวงมาลัย ดังรูป 2-35 เป็นกลไกของถุงลมนิรภัย ซึ่งประกอบด้วยเข็มจุดระเบิด และลูกบอลเหล็กที่สวมอยู่อย่างคับ ๆ ในทรงกระบอก ในขณะที่ยังไม่มีอุบัติเหตุ เข็มจุดระเบิดจะถูกดันไว้ด้วยล้อพระจันทร์ครึ่งเสี้ยว เข็มจึงไม่สามารถพุ่งไปกดปุ่มระเบิดได้ เมื่อรถหยุดลงอย่างกระทันหัน ลูกบอลซึ่งมีมวลมากและความเฉื่อยมาก ยังคงไม่หยุดและเคลื่อนที่ต่อไปข้างหน้าไปดันแขนด้านบนให้เบนออกไป ทำให้ล้อพระจันทร์ครึ่งเสี้ยวที่ติดอยู่กลางแขนหมุนหลุดออกจากเข็มจุดระเบิด สปริงจะดันให้เข็มพุ่งออกไปกดปุ่มระเบิด ทำให้ก๊าซไนโตรเจนระเบิดออกมาดันถุงลมนิรภัยให้พองออก ป้องกันใบหน้าและศีรษะของผู้ขับขี่ไม่ให้ชนกับพวงมาลัย ขั้นตอนทั้งหมดนี้ใช้เวลาเพียงเศษเสี้ยวของวินาทีเท่านั้น

ต้นไม้ถูกลวง

        แรงหนีศูนย์กลางที่เกิดขึ้นเนื่องจากหมุนอย่างรวดเร็ว อาจชนะแรงดึงดูดของโลกได้ นักพฤกษศาสตร์ชาวอังกฤษ ชื่อ ไนท์ (Knight) เมื่อ 100 กว่าปีมาแล้ว ได้แสดงตัวอย่างหนึ่ง โดยใช้ความรู้แบบธรรมดา ๆ ที่ว่าต้นอ่อนจะมีลำต้นงอกตั้งฉากกับพื้นและหนีจุดศูนย์กลางของโลกเสมอ หรือถ้าใช้ภาษาง่าย ๆ คือจะเติบโตขึ้นไปข้างบน อย่างไรก็ตาม ไนท์ได้ทำให้เมล็ดพืชแตกหน่อหนียอดเข้าสู่จุดศูนย์กลางของโลก โดยเพาะเมล็ดไว้ที่ขอบล้อที่หมุนไปรอบ ๆ แกนอย่างรวดเร็วในทิศตรงกันข้ามคือหนีจุดศูนย์กลางของโลก ดังรูป  เขาสามารถที่จะลวงต้นไม้ได้โดยให้แรงหนีศูนย์กลางแทนแรงโน้มถ่วงของโลกดังนั้นจึงพิสูจน์ได้ว่า แรงโน้มถ่วงเทียมนี้มีอิทธิพลมากกว่าถ่วงธรรมชาติของโลก ซึ่งสอดคล้องกับทฤษฎีโน้มถ่วงสมัยใหม่

   เมล็ดที่งอกบนขอบของล้อที่หมุนตลอดเวลา  ลำต้นที่งอกตรงไปยังแกนกลาง  (เข้าหาจุดศูนย์กลางของล้อ)  และรากจะชี้ออกข้างนอกล้อ   คลิกอ่่านต่อค่ะ

การทดลองเรื่อง  Atwood's  machine

คลิกค่ะ

    ใส่ค่ามวลของลูกบอล 2  ลูก "มวล m1 " และ "มวล m2"  กดปุ่ม  start  ถ้ามวลทั้งสองมีค่าเท่ากัน จะไม่มีการเคลื่อนที่ แต่ถ้ามวลทั้งสองมีค่าแตกต่างกัน  มวลข้างที่มีค่ามากกว่าจะเคลื่อนที่ลงด้วยความเร่ง  ในการทดลองมีแรงตึงเชือกให้ดูด้วย

การทดลองเสมือนเรื่องการกระโดดร่ม              การตกของวัตถุกับแรงต้านอากาศ 1.   คลิกที่ “mass”   เลือกว่าต้องการมวลกี่กิโลกรัม   หรือกี่ปอนด์ 2.   หลังจากเลือกมวล แล้วคลิกปุ่ม  Forward        3.  เมื่อต้องการทดลองซ้ำกดปุ่ม  Reset             ถ้าต้องการเริ่มการทดลองใหม่กดปุ่ม  Restart             ถ้าต้องการปิดหน้าต่างช่วยเหลือกดปุ่ม “i”    กดเข้าส่การทดลอง กฎของจักรวาล      บาร์และเคปเลอร์ เป็นนักดาราศาสตร์ที่มีชื่อเสียง บาร์อายุ 53  ส่วน เคปเลอร์ยังหนุ่ม  อายุ  29  ในปี ค.ศ. 1600 ทั้งคู่ได้ทำงานร่วมกัน    แต่ว่ามักมีความเห็นไม่ตรงกันเสมอ อย่างไรก็ตามไม่ได้มีเรื่องบาดหมางใจถึงกับทะเลาะกัน   จนกระทั่งคืนวันหนึ่ง    ในงานเลี้ยงอาหารค่ำ  ซึ่งเชิญผู้มีชื่อเสียงทางด้านดาราศาสตร์อีกหลายท่านเข้าร่วมรับประทานอาหารด้วย       คืนนั้นบาร์ดื่มหนักมาก  เขาชำเลืองดูเคปเลอร์ที่นั่งอยู่ตรงข้ามเยื้องไปหน่อย   และคงต้องการจะคุยด้วย  จึงยื่นแก้วน้ำเปล่าขอน้ำเพิ่มจากเคปเลอร์  โดยลืมสังเกตไปว่า เคปเลอร์กำลังเหม่อลอยและครุ่นคิดอะไรบางอย่างอยู่  เคปเลอร์ผลุนผลันออกจากโต๊ะ  โดยไม่สนใจแก้วน้ำเปล่าของบาร์  ทำให้บาร์หน้าแตก  และอับอาย        ในใจของเคปเลอร์กำลังคิดอะไรอยู่  ไม่มีใครทราบได้  แต่เขารีบกลับบ้าน  ไปที่โต๊ะทำงานที่มีเอกสารยุ่งเหยิงไปหมด ดึงปากกาจากข้างโต๊ะบันทึกความคิดลงบนกระดาษ  สรุปเป็นกฎสามข้อขึ้น  ต่อมาเรียกว่า กฎสามข้อของเคปเลอร์   กฎนี้ใช้อธิบายการเคลื่อนที่ของดวงดาวในสุริยะจักรวาลได้เป็นอย่างดี   ต่อมาไม่นานท่านเซอร์ไอแซคนิวตัน นักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่  ได้ใช้กฎทางกลศาสตร์ พิสูจน์กฎของเคปเลอร์ว่ามีความถูกต้องแม่นยำ  ทำให้ชื่อเสียงของเคปเลอร์และกฎของท่านยังดำรงคงอยู่มาจนถึงปัจจุบัน ทดลองด้วยตนเอง   ใส่ลูกแก้วหรือลูกเหล็กลงไปในถ้วยแก้ว  กระดกถ้วยแก้วไปมาจน ทำให้ลูกเหล็กหมุนอยู่รอบถ้วยแก้ว  ตอนนี้ลองตอบซิครับว่ามันหมุนได้อย่างไรโดยไม่ตกลงมาที่ก้นแก้ว การทดลองแจกันมหัศจรรย์  ดูด้วย  real player    คลิกอ่านต่อครับ สภาวะไร้น้ำหนัก       บทนำ        นักบินอวกาศหญิง ยกเพื่อนชายด้วยนิ้วเพียงนิ้วเดียว       เราเคยเห็นนักบินอวกาศลอยไปมาอยู่ในกระสวยอวกาศ   และอาจนึกไปว่าเขากำลังสนุกสนานกับสภาวะไร้น้ำหนัก  แต่ที่จริงแล้ว  ถ้าคุณมีโอกาสขึ้นไปอยู่บนนั้น   มันเป็นการทรมานร่างกายแบบหนึ่งทีเดียวครับ  เริ่มต้น คุณจะรู้สึกคลื่นไส้อยากอ๊วก   ศีรษะ  และ ช่องอากาศในจมูกบวม   ขาลีบเล็กลง     กล้ามเนื้อของคุณอ่อนกำลัง   กระดูกเริ่มเปราะ ผลเหล่านี้มากขึ้นเรื่อยๆเมื่อคุณยิ่งอยู่นานขึ้น   เช่นถ้าคุณได้รับมอบหมายให้ไปดาวอังคาร  ซึ่งต้องใช้เวลาในการเดินทางไปกลับไม่น้อยกว่า 6 ปี      ฟิสิกส์ราชมงคลจะนำคุณขึ้นสู่อวกาศ ท่องเที่ยวไปบนสถานีอวกาศนานาชาติ   ผจญกับสภาวะไร้น้ำหนักว่าเป็นอย่างไร  ในหน้าถัดไป  แรงและสนามแรงโน้มถ่วง                 เมื่อใดก็ตามที่วัตถุสองชิ้นอยู่ใกล้กัน  แรงโน้มถ่วงาจะออกแรงดึงวัตถุทั้งคู่ให้เข้าหากัน  ซึ่งขนาดของแรงจะขึ้นอยู่กับมวลสาร (ปริมาณของวัตถุ)   ของวัตถุสองชิ้นนั้น ทำให้โลกซึ่งมีขนาดมหึมามีแรงดึงดูดวัตถุต่างๆ  อยู่อย่างมหาศาล                 สนามแรงโน้มถ่วงของโลกมีอาณาเขตออกไปในอวกาศจนถึงดวงจันทร์  การที่ดวงจันทร์ถูกดึงดูดเอาไว้ทำให้มันต้องโคจรอยู่รอบโลก  ซึ่งดวงอาทิตย์กับโลกก็เป็นเช่นนั้นเหมือนกัน   แรงดึงดูดของดวงอาทิตย์ทำให้โลกและดาวเคราะห์อื่นๆ  ในระบบสุริยจักรวาลจะต้องโคจรรอบดวงอาทิตย์ คลิกอ่านต่อครับ คลิกอ่านต่อครับ กดที่รูปภาพหรือที่นี่เพื่อเข้าสูการทดลอง

แบบฝึกหัด เรื่อง  แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่  1    2    3    4   5    6  

สารบัญกระดานฟิสิกส์ราชมงคล
ที่มา : https://www.sahavicha.com/?name=knowledge&file=readknowledge&id=815