แรงกระทำที่พื้น (1)

แรงกระทาที่พ้นื /การช่งั นา้ หนักในลฟิ ต์

แรงกระทาที่พื้น/การชัง่ น้าหนักในลฟิ ต์ จัดทาโดย 1.น.ส.ธญั ชนก สุวรรณมณี ม.4/12 เลขที่1 2.น.ส.ภัคภร จันทวีภากร ม.4/12 เลขที่ 15 3.น.ส.พิศุทธิกมล กงนรนิ ทร์ ม.4/12 เลขที่18 4.น.ส.มยุรา ยอดคาปา ม.4/12 เลขที่26 5.น.ส. ศศธร เจริญสุข ม.4/12 เลขที่27 เสนอ อ.เทวนิ ทร์ วันเทวนิ (ฟสิ กิ ส์) อ.สวัสดี อรัณยะกานนท์ (วิทยาการคานวณ) รายงานฉบับนีเ้ ปน็ สว่ นหนงึ่ ของรายวชิ า วิชาฟิสิกส์ (ว31201) วิชาวิทยาการคานวณ(ว31191)โรงเรียนสตรีวิทยา๒ในพระราชูปถัมภส์ มเดจ็ พระศรีนครนิ ทราบรมราชชนนี ภาคเรียนที่1 ปีการศึกษา2561

แรงทกี่ ระทาตอ่ พนื้• การทากิจกรรมตา่ งๆ ในชีวิตประจาวันของเรานั้น จาเปน็ ตอ้ งมีแรงเขา้ มาเกี่ยวขอ้ งเกือบ ตลอดเวลา ไมว่ ่าจะเป็นการเรียนหนังสือ เลน่ กีฬา ทางานบ้าน หรือกจิ กรรมใดๆกต็ ามแรง มีผลทาให้วัตถุเกดิ การเปลย่ี นแปลง อาจมีขนาด รูปรา่ งเปลย่ี นไป หรือเปล่ยี นแปลงสภาพ การเคลื่อนที่ ซงึ่ ขน้ึ อยู่กับขนาดและทศิ ทางของแรงที่มากระทาตอ่ วัตถุ โดยแรงที่มากระทา ต่อวัตถุอาจเปน็ แรงเดียวหรือหลายแรง ในกรณที ี่มหี ลายแรงจะต้องหาผลรวมของแรง ทั้งหมด เรียกว่า แรงลัพธ์• ความหมายของแรง แรง คือ ปรมิ าณที่กระทาตอ่ วัตถุอาจทาให้วตั ถุเกดิ การเปลย่ี นแปลงทางกายภาพต่างๆซง่ึ เป็นการถ่ายเทพลังงานจากตัวเราหรือจากแหล่งกาเนิดพลงั งานไปยังวตั ถุสง่ิ ของ เป็นผลทา ให้วตั ถุเกดิ การเปลย่ี นแปลงใน 4 ลกั ษณะ คือ• 1. วัตถุที่หยุดนงิ่ อาจเรมิ่ เคลือ่ นที่ได้ 2. ความเรว็ ของวตั ถุทีก่ าลังเคล่ือนที่อาจเปลีย่ นแปลงได้ 3. ทศิ ทางการเคลือ่ นที่ของวัตถุอาจเปลีย่ นแปลงได้ 4. วัตถุอาจมีขนาดและรูปรา่ งเปลย่ี นแปลงไปจากเดิม

• แรงลพั ธ์ ในกรณีทีม่ ีแรงกระทากับวตั ถุ 2 แรงขึน้ ไป ไม่ว่าจะเป็นแรงจากทิศทางเดียวกันหรือทศิ ทาง ตรงกันข้าม หรือแรงหลายทิศทางพรอ้ มๆกัน เพื่อให้ง่ายตอ่ การอธบิ ายการเปลย่ี นแปลงต่างๆของ วตั ถุ จึงจาเป็นต้องหาผลรวมของขนาดและทิศทางของแรงทัง้ หมด หรือแรงลัพธ์สาหรับการ อธิบายการเปล่ยี นแปลงนัน้ ซ่งึ การหาแรงลัพธใ์ นระนาบเดียวกนสามารถหาได้ ดังนี้ 1.การหาแรงลัพธ์ของแรงที่กระทาตอ่ วตั ถุในทิศทางเดียวกัน F = F1 + F2 เมือ่ F1 = แรงยอ่ ที่ 1 F2 = แรงยอ่ ที่ 2 F = แรงลัพธ์ 1.การหาแรงลัพธข์ องแรงที่กระทาต่อวตั ถุในทศิ ทางตรงกันขา้ ม 2.F = F1 - F2 เมือ่ F1 = แรงยอ่ ที่ 1 F2 = แรงยอ่ ที่ 2 F = แรงลัพธ์ ในกรณีทีแ่ รงลัพธ์กระทากับวตั ถุเป็นศูนย์ วตั ถุจะรักษาสภาพการเคลื่อนที่เดมิ เอาไว้ ซ่งึ สามารถ แบ่งได้ 2 กรณีดังนี้ 1.แรงลัพธม์ ีคา่ เป็นศูนย์กระทากับวตั ถุหยุดนง่ิ วตั ถุจะรักษาสภาพการหยุดนงิ่ เอา หรือ ไม่ เปลย่ี นแปลงสภาพการเคลื่อนที่ กลา่ วไดว้ า่ วตั ถุอยู่ในสภาพสมดุล 2.แรงลัพธม์ ีคา่ เปน็ ศูนย์กระทากับวตั ถุที่กาลังเคลื่อนทีด่ ว้ ยความเร็วคา่ หน่ึง วตั ถุจะรักษาสภาพ การเคลื่อนทีเ่ ดิมเอาไวแ้ ละจะเคลื่อนทีไ่ ปในทศิ ทางเดิมดว้ ยความเร็วคงตัวนั้นตลอดไป

• ความเรง่ เมือ่ วัตถุมีความเร่งในช่วงเวลาหนงึ่ ความเรว็ ของมันจะเปลีย่ นแปลงไป ความเร่งอาจ มีค่าเปน็ บวกหรือลบกไ็ ด้ ซ่งึ เรามักวา่ เรียกความเร่ง กับ ความหนว่ ง ตามลาดบั ความเร่งมีนยิ ามวา่ \"อัตราการเปลี่ยนแปลงความเรว็ ของวตั ถใุ นช่วงเวลาหนง่ึ \" และ กาหนดโดยสมการนี้ เมือ่• a คือ เวกเตอรค์ วามเรง่ v คือ เวกเตอรค์ วามเรว็ ในหนว่ ย m/st คือ เวลา ในหนว่ ย วนิ าทีจากสมการนี้ a จะมีหน่วยเป็น m/s² (อา่ นวา่ \"เมตรตอ่ วินาทียกกาลังสอง\")• หรือเขียนเป็นอีกสมการได้ เมื่อ• คือ ความเรง่ เฉลีย่ (m/s²) คือ ความเร็วต้น (m/s) คือ ความเร็วปลาย (m/s) คือ ช่วงเวลา (s)

ทฤษฎี

การชงั่ นา้ หนกั ในลฟิ ต์ เมื่อเรารูแ้ ลว้ เมือ่ วตั ถุเคลือ่ นทไี่ ดน้ ั้นมีปรมิ าณใดบ้างทีเ่ กี่ยวขอ้ ง แต่มีอีกส่ิงหนึ่งที่จะกลา่ วตอ่ ไปคือ แรงเสียดทาน เมื่อเราผลักวัตถใุ ดๆบนพื้น บางทีเ่ ราจะรูส้ กึ วา่ ผลักไปได้ง่าย แต่บางทีก่ ็จะผลักไปได้ยาก โดยเฉพาะถ้าพืน้ ลื่น เราออกแรงผลักเพียงนดิ เดียว วัตถนุ ั้นก็เคลือ่ นทีไ่ ดแ้ ลว้ แสดงวา่ ผวิ สัมผัสระหวา่ งพืน้ กับผิววัตถุจะตอ้ งมีผลต่อการเคลือ่ นทีข่ องวตั ถุนัน้ และอีกสิ่งหน่งึ ที่มีผลต่อการเคลื่อนทีค่ อื น้าหนักทีก่ ดลงไปบนพื้นเพราะถา้ มีแรงกดลงไปมาก จะมีผลทาใหผ้ วิ สัมผัสระหวา่ งวตั ถุทั้งสัมผัสกันมากขน้ึ การเคลื่อนทีก่ ็จะยากตามไปดว้ ย แสดงวา่ ขณะที่เราออกแรงผลักเพื่อใหว้ ัตถเุ คลื่อนกจ็ ะต้องมีแรงต้านการเคลอื่ นทีเ่ กิดขน้ึ แรงที่เกิดข้นึ นี้เรียกวา่ แรงเสยี ดทาน ดังนั้น แรงเสียดทาน คือ แรงต้านการเคลือ่ นทีข่ องวัตถเุ กดิ ขนึ้ ระหวา่ งผิวสัมผสั ของวัตถุคนู่ ั้น จะมีทิศตรงข้ามกับการเคลือ่ นทีเ่ สมอ ข้นึ อยู่กับนา้ หนักทีก่ ดลงไปบนพื้นผิวสัมผัส และคุณสมบตั เิ ฉพาะตวั ของผวิ สัมผัสนัน้ ๆ ในทีน่ ี้ การหาปรมิ าณ แรงเสียดทานทีเ่ กิดขึ้น หาได้จากสมการดังตอ่ ไปนี้ f = μN เมื่อ f คือ แรงเสียดทานทีเ่ กดิ ขน้ึ ระหวา่ งผวิ สัมผัสนัน้ มีหน่วยเป็น นวิ ตัน μ คือ สัมประสิทธิความเสยี ดทานระหวา่ งผวิ สัมผัสนั้น N คือ แรงปฏิกิริยาที่เกดิ ขึ้นเนือ่ งวัตถกุ ระทาต่อพื้นขณะนนั้ มีหนว่ ยเปน็ นิวตนั

การทดลอง

อุปกรณ์เครือ่ งชัง่ นา้ หนัก กล่องกระดาษ(แทนลิฟต์) สิ่งของ(แทนคน)

วธิ ีการทดลองนายางลบใสล่ งไปในกล่องและชั่งนา้ หนักโดยวธิ กี ารตา่ งๆ เช่นชัง่ ตอนหยุดน่งิ ชัง่ ตอนลิฟต์ข้ึน ชั่งตอนลิฟต์ลง และบนั ทึกผลการทดลองและลองหาโดยใช้สูตร

สรุปผลการทดลองนา้ หนักตัวขณะชัง่ ในลิฟตท์ ี่ไมเ่ คลือ่ นทีจ่ ะเทา่ กับปกติ แตเ่ มือ่ ลิฟตเ์ คลื่อนทีข่ ้ึนจะเกดิ เรือ่ งน่าประหลาดใจ นา้ หนักเราจะเพ่มิ ข้นึ ชั่วขณะ สักครู่หลังจากลิฟต์หยุดน่ิง น้าหนักจะลดลงเอง สว่ นเมือ่ ลิฟต์เคลื่อนที่ลง น้าหนักเราก็จะเบาลงชัว่ ขณะเชน่ กัน แต่หลงั จากลฟิ ตห์ ยุด นา้ หนักจะเพ่มิ ขึ้นเท่าปกติ ส่งิ นีเ้ กิดเนื่องจากแรงเฉอ่ื ย ซ่งึ มีผลต่อการเปลีย่ นแปลงของลิฟตท์ ี่เคลือ่ นที่ รา่ งกายของเราจะฝนื ไม่ใหเ้ คลือ่ นตามลิฟต์ จึงสง่ แรงกดลงไปที่พื้นและเครือ่ งชั่งที่เรายืนอยู่ ในขณะทีล่ ิฟตเ์ คลื่อนลง ร่างกายของเราจะคล้ายกับกระโดดขึ้นจากเครื่องชัง่ และทุกอยา่ งจะกลับสูส่ ภาพเดิมเมทอ่ หยุดน่ิง

โจทย์

เฉลย

เฉลย

เฉลย

เฉลย