กฏการเคลื่อนที่นิวตัน

กฎการเคลอ่ื นที่ นิวตนักฏการเคลื่อนท่ีนิวตนั

1 คานารายงานนีเ้ป็นสว่ นหนง่ึ ของรายวิชาฟิสิกส์ ว 31201ชนั้ มธั ยมศกึ ษาปีท่ี 4 โดยมีจุดประสงค์เพ่ือศึกษาความรู้และ ทฤษฏีของนิวตันจุดประสงค์เพ่ือให้ได้ศึกษาหาความรู้และศึกษากฏการเคล่ือนที่ของนิวตันเพ่ือเป็ นประโยชน์กบั ผ้ศู กึ ษา คณะผ้จู ดั ทาหวงั ว่า หนงั สือนีจ้ ะเป็นประโยชน์กบั ผู้อ่าน หรือนกั เรียน นักศึกษา และขอขอบคณุ อาจารย์สทุ ธิพงษ์ สขุ พิศาลผู้ให้ความรู้และแนวทางในการหนังสือเล่มนี ้ คณะผู้จัดทาหวงั ว่าหนังสือเล่มนีจ้ ะให้ความรู้และเป็ นประโยชน์แก่ผ้อู ่านทกุ ๆ ท่าน หากมีข้อผิดพลาดประการใดคณะผ้จู ดั ทาขอกราบอภยั ไว้ ณ ที่นีด้ ้วย คณะผ้จู ดั ทานายธีรพนั ธ์ กนกเนตรวีระกลุ ม.4/11 เลขท่ี 2นายชญาวธุ เจียมประเสริญบญุ ม.4/11 เลขที่11นายธนดล เทียมสวุ รรณ์ ม.4/11 เลขที่ 12นางสาวนิญาดา อรุณศริ ิสมบรู ณ์ ม.4/11 เลขที่15นายรัฐพล วงษ์กิตคิ ณุ ม.4/11 เลขท่ี 22นางสาวธญั วรัตน์ โสระบตุ ร ม.4/11 เลขที่40

2 กฎของนิวตนั (Newton’s laws) เซอร์ ไอแซค นิวตนั (Sir Isaac Newton) เป็นนกัคณิตศาสตร์ชาวองั กฤษ ถือกาเนิดใน ปี ค.ศ.1642 นิวตนั สนใจดาราศาสตร์ และประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสง (Reflectingtelescope) ขนึ ้ โดยใช้โลหะเงาเว้าในการรวมแสง แทนการใช้เลนส์เช่นในกล้องโทรทรรศน์ชนิดหกั เหแสง (Refracting telescope) นิวตนั ติดใจในปริศนาท่ีวา่แรงอะไรทาให้ ผลแอปเปิ ลตกสู่พืน้ ดินและตรึงดวงจนั ทร์ไว้กบั โลก และสงิ่ นีเ้องที่นาเขาไปสกู่ ารค้นพบกฎที่สาคญั 3 ข้อ

3 กฎข้อท่ี 1 กฎของความเฉ่ือย (Inertia) \"วตั ถทุ ี่หยดุ น่ิงจะพยายามหยดุ น่ิงอยกู่ บั ท่ี ตราบท่ีไมม่ ีแรงภายนอกมากระทา สว่ นวตั ถทุ ี่เคลื่อนทจ่ี ะเคล่ือนที่เป็นเส้นตรงด้วยความเร็วคงท่ี ตราบที่ไมม่ ีแรงภายนอกมากระทาเช่นกนั \" ตวั อยา่ ง: ขณะที่รถติดสญั ญาณไฟแดง ตวั เราหยดุ น่ิง อยกู่ บั ท่ี • แตเ่ มื่อสญั ญาณไฟแดงเปล่ยี นเป็นไฟเขียว เม่ือคนขบั เหยียบคนั เร่งให้รถเคลือ่ นท่ีไปข้างหน้า แตต่ วั ของเราจะพยายามคงสภาพหยดุ น่ิงไว้ ผลคือ หลงั ของ เราจะถกู ผลกั ตดิ กบั เบาะ ขณะที่รถเกิดความเร่งไป ข้างหน้า • ในทานองกลบั กนั เม่ือสญั ญาณไฟเขียวกฎข้อทเ่ปี 1 ลกฎ่ยี ขอนงคเปวา็ นมเฉไ่ือฟยแ(Iดneงrtคiaน) ขบั รถเหยียบเบรคเพ่ือจะหยดุ รถเป็นเส\"้ตนวตเวตััตมอถรวัยงทุ ่ือดา่เห่ี ้วงรยร:ยดุาขคถนณวซ่งิหาะจมง่ึทะยเรี่เพรถ็วคดุยคตายงิดยทสตาเี่ญัมตควัหรญายเลบารดุ ณทอ่ืนา่ไี งิ่ไมนฟจอ่มยแะีแทกู่ดรบังถง่ีดทภตกูี่้าวัวตยเรรผยนาาอบหลคกทยมกีไ่ดุัวมานม่กมางิ่ รีแอมะารยทงกู่ขเภาบัรเา้ชาทย็ว่นี่นงกพอหนั ก\"รมน้ าอก้า•มระแทกตาเ่บั สมว่ื่อรนสวถญั ตั ญถททุ าี่เณคนั ลไฟใ่อื แนดดทงีจ่ เะปเลคี่ยลนื่อเนปท็น่ี ไฟเขียว เมอ่ื คนขบั เหยยี บคนั เร่งให้รถเคล่อื นท่ไี ปข้างหน้า แต่ตวั ของเราจะพยายามคงสภาพหยดุ นง่ิ ไว้ ผลคือ หลงั ของ เราจะถกู ผลกั ติดกบั เบาะ ขณะทรี่ ถเกิดความเร่งไปข้างหน้า • ในทานองกลบั กนั เม่ือสญั ญาณไฟเขยี ว เปลยี่ นเป็นไฟแดง คนขบั รถเหยยี บเบรคเพ่อื จะหยดุ รถ ตวั เราซงึ่ เคยเคล่อื นที่ด้วยความเร็วพร้อมกบั รถ ทนั ใดเมือ่ รถ หยดุ ตวั เราจะถกู ผลกั มาข้างหน้า

4 กฎข้อที่2 ของแรง (Force)“ความเร่งของวตั ถจุ ะแปรผนั ตามแรงที่กระทาตอ่ วตั ถุแตจ่ ะแปรผกผนั กบั มวลของวตั ถอุ ื่น“ถ้าเราผลกั วตั ถใุ ห้แรงขนึ ้ ความเร่งของวตั ถกุ ็จะมากขนึ ้ตามไปด้วย • ถ้าเราออกแรงเทา่ ๆ กนั ผลกั วตั ถสุ องชนิดซง่ึ มีมวลไม่เทา่ กนั วตั ถทุ ี่มีมวลมากจะเคลื่อนท่ีด้วยความเร่งน้อยกวา่ วตั ถทุ ี่มีมวลน้อยความเร่งของวตั ถุ = แรงท่ีกระทาตอ่ วตั ถุ / มวลของวตั ถุ(หรือ a = F/m) ตวั อย่าง: เม่ือเราออกแรงเท่ากนั เพ่ือผลกั รถให้เคลอ่ื นทไี่ ปข้างหน้า รถท่ีไม่บรรทกุ ของจะเคลื่อนทดี่ ้วยความเร่งมากกวา่ รถที่บรรทกุ ของ

5 กฎข้อท่ี 3 กฎของแรงปฏกิ ริ ิยา แรงท่ีวตั ถทุ ่ีหนงึ่ กระทาตอ่ วตั ถทุ ่ีสอง ย่อมเท่ากบั แรงท่ีวตั ถทุ ่ี สองกระทาตอ่ วตั ถทุ ่ีหนง่ึ แตท่ ิศทางตรงข้ามกนั ” (Action = Reaction) หากเราออกแรงถีบยานอวกาศในอวกาศ ทงั้ ตวั เรา และยานอวกาศตา่ งเคลอ่ื นท่อี อกจากกนั (แรงกริยา = แรง ปฏิกิริยา) แตต่ วั เราจะเคล่ือนที่ด้วยความเร่งท่ีมากกว่ายาน อวกาศ ทงั้ นีเ้น่ืองจากตวั เรามีมวลน้อยกวา่ ยานอวกาศกฎข้อท่ี 3 กฎของแรงปฏกิ ริ ิยา “แรงทวี่ ตั ถทุ ห่ี นงึ่ กระทาต่อวตั ถทุ ี่สอง ยอ่ มเท่ากบั แรงท่ีวตั ถทุ ี่สองกระทาต่อวตั ถทุ ี่หนง่ึ แตท่ ิศทางตรงข้ามกนั ”(Action = Reaction) หากเราออกแรงถีบยานอวกาศในอวกาศ ทงั้ ตวั เราและยานอวกาศตา่ งเคลอ่ื นที่ออกจากกนั (แรงกริยา = แรง ปฏิกริ ิยา) แต่ตวั เราจะเคลื่อนท่ีด้วยความเร่งทมี่ ากกวา่ ยานอวกาศ ทงั้ นเี ้นือ่ งจากตวั เรามีมวลน้อยกว่ายานอวกาศ

6การจดั เตรียมอปุ กรณ์การทดลอง 1. วางท่อที่ขอบโต๊ะ แลว้ ยดึ ดว้ ยเทปใสเพื่อลดแรงเสียดทานระหวา่ งพ้ืนกบั เชือก 2. นาเชือกท้งั 2 เสน้ ผกู เขา้ กบั ดา้ นหนา้ ของรถท้งั สองคนั 3. นาส่วนปลายเชือกอีกดา้ นของท้งั สองเสน้ ผกู เขา้ กบั ตุม้ น้าหนกั 4. วางเชือกใหค้ าดอยบู่ นดา้ มปากกาขอบโต๊ะ ดงั รูปหลกั การ :กฎขอ้ ที่ 1 กฎแห่งความเฉ่ือย“วตั ถุที่หยดุ นิ่งจะพยายามหยดุ น่ิงอยกู่ บั ท่ี ตราบท่ีไม่มีแรงภายนอกมากระทาส่วนวตั ถุที่เคล่ือนที่จะเคลื่อนท่ีเป็นเสน้ ตรงดว้ ยความเร็วคงที่ตราบที่ไม่มีแรงภายนอกมากระทาเช่นกนั “กฎขอ้ ท่ี 2 กฎของแรง “ความเร่งของวตั ถุจะแปรผนั ตามแรงที่กระทาต่อวตั ถุแต่จะแปรผกผนั กบั มวลของวตั ถุ”กาหนดให้ F = แรงท่ีมากระทากบั วตั ถุm = มวลของวตั ถุ a = ความเร่งของวตั ถุการดาเนินกจิ กรรม: การ จดั เตรีย ม อปุ กร ณ์ การ ทดลอง 1. วางทอ่ ที่ขอบ โตะ๊ แล้วยึด ดว้ ยแบ่งนกั เรียนออกเป็นกลุ่มๆ ละเท่าๆ กนั ตามความเหมาะสม แจกอุปกรณ์ให้เทปใส เข้ากบั เพื่ อลด แรงดา้ นหน้ เสียด ทานาของ ระหว่ า งพื ้นรถทง้ั กบั เชือกสอง 2. นาคนั เชอื ก ทง้ั 2 เสน้ ผกูนกั เรียนแต่ละกลุ่มช่วยกนั จดั เตรียมอุปกรณ์การทดลอง ดงั ต่อไปน้ี3.นา ส่วนคาดอย่ ู ปลาย เชอื กบนด้าม อีกดา้ น ของทงั้ปากกา สอง เ ส้น ผกูขอบ เขา้ กบัโตะ๊ ดงั ตม้ ุ นา้ หนกัรปู 4.หลกั กา วาง เชอื กให้ร อุ ปกรณ์: :กตอนที่ 1 กฎแห่งความเฉื่อย 1. รถของเลน่ 2 คนั ฎข้อท่ี 2. เชือกไนลอน 2 เสน้ 1 กฎ 3. ตม้ ุ ถว่ งนา้ หนกั 3 ก้อน แห่ง 4. ไมบ้ รรทดั ความ 5. เทปใส เฉ่อื ย 6. ทอ่ รอ้ ยสายไฟ ยาว 1 ฟุต “วตั ถทุ ่ี หยดุ น่ิง จะ พยายา มหยดุ นง่ิ อย่ ู กบั ท่ี ตราบท่ี ไม่มีแรง ภายนอ กมา กระทา สว่ นวธิ ีการทดลอง วตั ถทุ ่ี เคลอ่ื น ทจ่ี ะ เคลอ่ื น ทเ่ี ป็ น เสน้ ตรง ดว้ ย ความเร็ วคงที่ ตราบท่ี ไม่มีแรง ภายนอ กมา กระทา เช่นกนั “ก ฎขอ้ ที่ 2 กฎ ของ1. นารถของเล่นวางบนโตะ๊ นาตุม้ น้าหนกั วางบนรถ ดงั รูป แลว้ ใชไ้ มบ้ รรทัแรง “ความเ ร่งของ วตั ถจุ ะ แปรผนั ตาม แรงที่ กระทา ต่อวตั ถุ แต่จะ แปรผก ผนั กบั มวล ของ วตั ถ”ุดตีใหร้ ถเคล่ือนท่ีดว้ ยความรวดเร็ว สงั เกตการเคลื่อนที่ของตุม้ น้าหนกั บนั ทึกผลการทดลอง2. นารถของเล่นวางบนโตะ๊ วางตุม้ น้าหนกั บนรถ ดงั รูปแลว้ ผลกั ใหร้ ถวงิ่ ไปพร้อมกบั ตุม้ น้าหนกั โดยใชไ้ มบ้ รรทดั กนั ใหร้ ถหยดุ กระทนั หนัสงั เกตการเคล่ือนท่ีของตุม้ น้าหนกั บนั ทึกผลการทดลอง กาหนดให้ F = ma m = มวลของวตั ถุ F = แรงทม่ี ากระทากบั วตั ถุ a= ความเรง่ ของวตั ถุ การดาเนนิ กจิ กรรม: แบ่ งนกั เรยี นออกเป็ นกล่มุ ๆ ละเทา่ ๆ กนั ตามความเหมาะสม แจก อปุ กรณ์ ใหน้ กั เรียนแต่ละกล่มุ ชว่ ยกนั จดั เตรียมอปุ กรณ์ การทดลอ ง ดงั ตอ่ ไปนตี ้ อนที่ 1 กฎแห่งความเฉ่อื ย วิ ธี การทดลอง 1.นารถของเล่นวางบนโต๊ะ นาตม้ ุ นา้ หนกั วางบนรถ ดงั รปู แลว้ ใชไ้ ม้บรรทดั ตใี หร้ ถ เคลอ่ื นทดี่ ้วยความรวดเรว็ สงั เกตการเคลอื่ นทข่ี องต้มุ นา้ หนกั บนั ทกึ ผลการทดลอง 2. นารถของเล่นวาง บนโต๊ะ วางต้มุ นา้ หนกั บนรถ ดงั รปู แลว้ ผลกั ให้รถว่ิ งไปพร้อมกบั ตม้ ุ นา้ หนกั โดยใช้ไม้บรรทดั กนั ให้รถหยดุ กระทนั หนั สงั เกตการเคลอื่ นทีข่ องต้มุ นา้ หนกั บนั ทกึ ผลการทดลอง

7 2 กฎของแรงวธิ ีการทดลอง 1. ผกู เชือกกบั รถของเล่นและตุ้มนา้ หนักวางบนโต๊ะ แล้วใช้ไม้บรรทดั กนั เอาไว้ ดงั รูป 2. นาไม้บรรทดั ทกี่ นั ออก สังเกตการเคลอื่ นทข่ี องรถทดลองท้งั 2 คนั บันทกึ ผลการทดลอง 3. ทาการทดลองซ้าข้อ 1 โดยเพมิ่ ตุ้มนา้ หนัก ให้รถอกี คนั หนึ่งดงั รูป 4. นาไมบ้ รรทดั ท่ีก้นั ออก สงั เกตการเปลี่ยนแปลงของการเคลื่อนท่ีของรถท้งั สองบนั ทึกผลการทดลองสรุปการทากจิ กรรม: หลงั จากที่นกั เรียนไดเ้ รียนรู้และสนุกกบั การทดลองแลว้ ใหน้ กั เรียนสรุปผลการทดลองและส่งตวั แทนออกมานาเสนอทีละกลุ่ม และช่วยกนั สรุปผลการทดลองอีกคร้ัง 2 กฎของแรง วิธีการทดลอง 1. ผกู เชือกกบั รถของเล่นและต้มุ นา้ หนกั วางบนโต๊ะ แล้วใช้ไม้บรรทัดกนั เอาไว้ ดงั รูป 2. นาไม้บรรทดั ทีก่ นั ออก สงั เกตการเคลือ่ นทข่ี องรถทดลองทงั้ 2 คนั บนั ทกึ ผลการ ทดลอง 3. ทาการทดลองซา้ ข้อ 1 โดยเพิ่มต้มุ นา้ หนกั ให้รถอกี คนั หนง่ึ ดงั รูป 4. นาไม้บรรทดั ทก่ี นั้ ออก สงั เกตการเปลยี่ นแปลงของการเคลอ่ื นทข่ี องรถทงั้ สอง บนั ทกึ ผลการทดลองสรุปการทา กจิ กรรม: หลงั จากทีน่ กั เรียนได้เรียนรู้และสนกุ กบั การทดลองแล้ว ให้นกั เรียนสรุปผลการทดลอง และส่งตวั แทนออกมานาเสนอทลี ะกล่มุ และช่วยกนั สรุปผลการทดลองอกี ครัง้

8กฎขอ้ ท่ี 3 แรงกริยาเท่ากบั แรงปฏิกิริยาเมื่อเราออกแรงผลกั กาแพง กาแพงจะออกแรงเท่ากนั กลบั สู่มือเรากาหนดใหเ้ รียกแรงหน่ึงวา่ แรงกริยาและเรียกแรงขนาดเท่ากนั ท่ีสวนกลบั มาวา่ แรงปฏิกิริยาการออกแรงใดๆกต็ ามจะตอ้ งเกิดแรงกิริยาและแรงปฏิกิริยาตามกฎขอ้ ที่ 3 เสมอตวั อยา่ ง1. คอ้ นออกแรงตีตะปู ตะปูกอ็ อกแรงกลบั ดว้ ยแรงขนาดเท่ากนั แต่ทิศทางตรงกนั ขา้ ม

9 จดั ทาโดยนายธีรพนั ธ์ กนกเนตรวีระกลุ ม.4/11 เลขที่ 2นายชญาวธุ เจียมประเสริญบญุ ม.4/11 เลขท่ี11นายธนดล เทียมสวุ รรณ์ ม.4/11 เลขท่ี 12นางสาวนิญาดา อรุณศริ ิสมบรู ณ์ ม.4/11 เลขท่ี15นายรัฐพล วงษ์กิติคณุ ม.4/11 เลขที่ 22นางสาวธญั วรัตน์ โสระบตุ ร ม.4/11 เลขที่40