แรงและการเคลื่อที่

Eแ-รBOงOแKละการเคลอื่ นที่ Group 411

จดั ทำโดย นางสาว ชอ้ งมาศ บูรณธน ม.4/11 เลขท่ี 6 นางสาว ภณั ฑิรา โง้วสกุล ม.4/11 เลขท่ี 9 นาย ภูริภทั ท์ เสียงล้า ม.4/11 เลขที่ 18 นางสาว บุญชิตา กรัดณรงค์ ม.4/11 เลขท่ี 24 นาย อรยิ ธ์ ัช พรภัสส์พชั นี ม.4/11 เลขท่ี 30 นางสาว พนิ ทกุ าญจน์ อาชวาคม ม.4/11 เลขท่ี 32 นาย อานนท์ เกิดหริ ญั ม.4/11 เลขท่ี 39 1

คำนำ รายงานเล่มน้ี จัดทาข้ึนเพื่อเป็ นส่ วนหน่ึ งของวิชาวิทยาศาสตร์ ช้นั มธั ยมศึกษาปี ที่ 4 เพื่อให้ไดศ้ ึกษาหาความรู้ในเรื่องแรงและการเคล่ือนท่ี และไดศ้ ึกษาอยา่ งเขา้ ใจเพ่ือเป็ นประโยชน์กบัการเรียน ผูจ้ ัดทาหวงั ว่า รายงานเล่มน้ีจะเป็ นประโยชน์กับผูอ้ ่านหรือนักเรียน นักศึกษา ท่ีกาลงั หาขอ้ มูลเรื่องน้ีอยู่ หากมีขอ้ แนะนาหรือขอ้ ผิดพลาดประการใด ผจู้ ดั ทาขอน้อมรับไวแ้ ละขออภยั มา ณท่ีน้ีดว้ ย คณะผจู้ ดั ทา 2

เเรงเเละการเคล่อื นท่ี 1. เ ว ก เ ต อ ร์ ข อ ง แ ร งแรง (force) หมายถึง สิ่งที่สามารถท้าให้วัตถุท่ีอยู่นิ่งเคลื่อนที่หรือท้าให้วัตถุที่ก้าลังเคล่ือนท่ีมีความเร็วเพ่ิมขึ้นหรือช้าลง หรือเปลี่ยนทิศทางการเคล่ือนที่ของวัตถุได้ 3

ปริมาณทางฟิสกิ ส์ มี 2 ชนิด1. ปริมาณเวกเตอร์ (vector quality)หมายถึง ปริมาณท่ีมีท้ังขนาดและทิศทาง เช่น แรงความเร็ว ความเร่ง โมเมนต์ โมเมนตัม น้าหนักเป็นต้น2. ปริมาณสเกลาร์ (scalar quality)หมายถึง ปรมิ าณทม่ี แี ตข่ นาดอยา่ งเดียว ไม่มที ิศทางเชน่ เวลา พลังงาน ความยาว อุณหภมู ิ เวลา พื้นท่ีปรมิ าตร อัตราเร็ว เปน็ ตน้ 4

เเรงเเละการเคล่อื นท่ี 2 ก ารเคล่ือนท่ีในหน่ึง มิติ๏ การเคลื่อนท่ี (Motion)หมายถึง ขบวนการอย่างหน่ึงที่ท้าใหม้ ีการเปล่ียนแปลงต้าแหน่งอย่างตอ่ เนอื่ งตามเวลาทผี่ า่ นไป โดยมีทิศทางและระยะทาง๏ การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง (Rectilinear motion)หมายถึง การเคลื่อนที่ของวัตถุท่ีเป็นแนวเส้นตรงซ่ึงความสัมพันธ์ระหว่างความเร็ว เวลา ความเร่ง และระยะทางท่ีวตั ถุเคลือ่ นท่ไี ปได้ 5

2.1 การเคลอื่ นที่ในแนวเสน้ ตรง1. การเคลื่อนที่ในแนวเสน้ ตรงที่ไปตรง แบบทิศทางเดียวกันตลอด เช่น โยนวตั ถุลงมาตรงๆ รถยนต์ก้าลงัเคล่อื นทไี่ ปขา้ งหน้าในแนวเสน้ ตรง 2. การเคลอ่ื นที่ในแนวเส้นเส้นตรง แต่มีการเคล่ือนท่ีกลับทิศด้วย เช่น โยนวัตถุข้ึนไปตรงๆเเละกลับลงมาตรงๆ รถแล่นไปข้างหน้าในแนวเส้นตรง เมื่อรถมีการเลย้ี วกลบั ทศิ ทาง ทา้ ใหท้ ิศทางในการเคลื่อนทีต่ รงข้ามกัน 6

อัตราเรว็ ความเรง่ และ ความหนว่ งในการเคล่อื นท่ขี องวตั ถุ1) อัตราเรว็ ในการเคล่ือนทขี่ องวัตถุ คอื ระยะทาง ที่วัตถเุ คล่อื นที่ใน 1 หน่วยเวลา2) ความเร่งในการเคลอื่ นท่ี หมายถงึ ความเรว็ ที่ เพมิ่ ขนึ้ ใน 1 หนว่ ยเวลา เช่น วัตถตุ กลงมาจากท่ี สูงในแนวดงิ่3) ความหน่วงในการเคลอื่ นทข่ี องวัตถุ หมายถึง ความเร็วที่ลดลงใน 1 หน่วยเวลา เชน่ โยนวัตถุ ขนึ้ ตรงๆ ไปในท้องฟ้า 7

เเรงเเละการเคลอ่ื นที่3 การเคล่ือนที่แบบต่างๆ ในชวี ติ ประจ้าวนั การเคลือ่ นทแี่ บบวงกลม การเคลอื่ นท่ีของวัตถใุ นแนวราบ การเคลือ่ นที่แนววิถโี คง้ 8

การเคล่ือนทีแ่ บบตา่ งๆ ในชีวติ ประจา้ วนั 3.1 การเคลอ่ื นทีแ่ บบวงกลม หมายถึง การเคลื่อนทข่ี องวัตถเุ ปน็วงกลมรอบศูนยก์ ลาง เกิดข้นึ เนือ่ งจากวตั ถทุ ก่ี า้ ลังเคลือ่ นทีจ่ ะเดนิ ทางเป็นเส้นตรงเสมอ แตข่ ณะนั้นมีแรงดึงวตั ถเุ ขา้ สศู่ นู ย์กลางของวงกลม เรยี กว่า แรงเขา้ สู่ศนู ยก์ ลางการเคลื่อนท่ี จึงท้าใหว้ ตั ถุเคลื่อนทเ่ี ปน็ วงกลมรอบศนู ย์กลาง เชน่ การโคจรของดวงจันทร์รอบโลก 3.2 การเคลื่อนทข่ี องวัตถใุ นแนวราบ เปน็ การ เคลอื่ นท่ขี องวัตถขุ นานกับพื้นโลก เช่น รถยนต์ที่ ก้าลังแลน่ อยบู่ นถนน3.3 การเคล่ือนทแ่ี นววถิ โี ค้ง เป็นการ 9เคล่อื นท่ผี สมระหวา่ งการเคลื่อนที่ในแนวดิง่และในแนวราบ

แรงในแบบต่างๆ1 ชนิดของแรงแรงยอ่ ย คือ แรงที่เปน็ สว่ นประกอบของแรงลพั ธ์แรงลัพธ์ คอื แรงรวมซ่งึ เป็นผลรวมของแรงย่อย ซงึ่จะต้องเปน็ การรวมกันแบบปริมาณเวกเตอร์แรงขนาน คอื แรงท่ที มี่ ีทศิ ทางขนานกนั ซงึ่ อาจกระท้าท่ีจุดเดยี วกนั หรอื ต่างจุดกันกไ็ ด้ มอี ยู่ 2 ชนดิ • แรงขนานพวกเดียวกนั หมายถงึ แรงขนานทม่ี ที ศิ ทางไปทางเดียวกนั • แรงขนานต่างพวกกัน 10หมายถึง แรงขนานที่มีทศิ ทางตรงขา้ มกนั

ชนิดของแรง แรงหมุน หมายถงึ แรงทีก่ ระทา้ ต่อวัตถุ ท้าให้ วตั ถุเคลื่อนทโ่ี ดยหมนุ รอบจุดหมนุ ผลของการ หมุนของ เรียกว่า โมเมนต์ เชน่ การปิด-เปดิ ประตูหนา้ ตา่ งแรงคู่ควบ คอื แรงขนานต่างพวกกนั คู่หน่ึงทีม่ ขี นาดเท่ากัน แรงลัพธ์มคี ่าเป็นศนู ย์ และวตั ถทุ ีถ่ กู แรงคูค่ วบกระท้า 1 คู่กระท้า จะไม่อยนู่ งิ่ แตจ่ ะเกดิ แรงหมุน แรงดึง คือ แรงท่ีเกิดจากการเกร็งตัวเพื่อ ต่อต้านแรงกระท้าของวัตถุ เป็นแรงท่ีเกิดใน วัตถุท่ีลักษณะยาวๆ เช่น เส้นเชือก เส้นลวดแรงสศู่ ูนยก์ ลาง หมายถงึ แรงทีม่ ีทิศเขา้ สศู่ นู ยก์ ลาง 11ของวงกลมหรือทรงกลมอนั หน่ึงๆ เสมอ

ชนดิ ของแรงแรงตา้ น คอื แรงทมี่ ที ิศทางต่อต้านการเคล่ือนทหี่ รอืทศิ ทางตรงขา้ มกับแรงทพ่ี ยายามจะท้าใหว้ ตั ถุเกดิ การเคลือ่ นท่ี เชน่ แรงต้านของอากาศ แรงเสียดทานแรงโนม้ ถ่วงของโลก คอื แรงดงึ ดูดทีม่ วลของโลกกระท้ากับมวลของวัตถุ เพือ่ ดงึ ดูดวัตถุนน้ั เขา้ สู่ศนู ยก์ ลางของโลก • น้าหนกั ของวตั ถุ เกดิ จากความเรง่ เนื่องจาก ความโนม้ ถ่วงของโลกมากกระท้าต่อวตั ถุแรงกิรยิ าและแรงปฏิกริ ยิ า- แรงกริ ิยา คือ แรงท่ีกระทา้ ต่อวัตถุที่จุดจดุ หน่ึง อาจ 12เปน็ แรงเพยี งแรงเดยี วหรือแรงลพั ธข์ องแรงย่อยกไ็ ด้- แรงปฏิกริ ยิ า คอื แรงที่กระท้าตอบโตต้ อ่ แรงกริ ยิ าที่จุดเดยี วกันโดยมขี นาดเท่ากบั แรงกิรยิ า แตท่ ศิ ทางของแรงทัง้ สองจะตรงขา้ มกนั

แรงในแบบต่างๆแรงกริ ิยาและแรงปฏิกิรยิ ากับการ เคลื่อนทข่ี องวตั ถุวตั ถุเคลือ่ นทด่ี ้วยแรงกิรยิ า เป็นการเคลอื่ นที่ของวตั ถุตามแรงท่ีกระทา้ เชน่ การขวา้ งลกู หนิ ออกไปวตั ถุเคลือ่ นทดี่ ้วยแรงปฏกิ ิรยิ า เป็นการเคลื่อนท่ี 13ของวัตถเุ นอ่ื งจากมีแรงขบั ดนั วัตถุใหเ้ คล่ือนทีไ่ ปในทศิ ทางตรงกนั ข้าม เชน่ การเคล่อื นทีข่ องจรวด

สูตรการเคลอ่ื นที่ อตั ราเรว็อัตราเรว็ เฉล่ยี เมตร/วนิ าทีs = ระยะทางทเี่ คลือ่ นทไี่ ด้t = เวลาในการเคล่ือนท่ี ความเร็ว ความเรว็ เฉลีย่ เมตร/วนิ าที s = การขจัดที่ได้ ความเร่งเมตร/วนิ าที2a = ความเร็วท่ีเปล่ียนแปลงของวตั ถทุ ่ีกา้ ลังเคล่อื นท่ี 14

u =ความเร็วตน้v =ความเรว็ ปลาย มีหน่วยเปน็ m/s (เมตรต่อวินาที)a =ความเร่ง มหี น่วยเปน็ m/s (เมตรตอ่ วินาท)ีt =เวลา มหี นว่ ยเป็น s (วินาท)ีs =ระยะกระจัด มีหน่วยเป็น m (เมตร) 15

การเคลอื่ นทีใ่ นแนวดง่ิเปน็ การเคลื่อนที่ของวตั ถุทตี่ กอย่างอิสระภายใตแ้ รงโนม้ ถ่วงของโลกเพยี งแรงเดยี ว การเคลือ่ นทล่ี กั ษณะนจี้ ะไมค่ ิดแรงตา้ นของอากาศการตกอยา่ งอิสระวตั ถุจะเคลือ่ นทด่ี ว้ ยความเร่งค่าหนง่ึ เรยี กว่าความเรง่ โน้มถ่วง (Gravitational acceleration) เขียนแทนด้วย g ซง่ึ มีคา่ g = 9.80665 m/s^2 แต่ใช้คา่ ประมาณ 9.8หรอื 10 m/s^2 ในการค้านวณสมการการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งเน่อื งจากการเคล่ือนท่ใี นแนวดิ่ง คอื การเคลอ่ื นท่ี 16ในแนวเส้นตรงแบบหนงึ่ ดังนั้นสมการในการค้านวณจึงเหมือนกบั สมการการเคลือ่ นทใี่ นแนวราบเพียงแต่เปลีย่ นค่า a เปน็ g เทา่ น้ัน

u = ความเร็วต้นv = ความเรว็ ปลายg = ความเร่งเนอ่ื งจากแรงโน้มถว่ งของโลก( มีคา่ = 10 m/s2 )t = เวลา s = การกระจดั 17

ตวั อยา่ งการเคลอื่ นที่ในแนวราบ การเคลื่อนทใี่ นแนวดิ่ง 18

ข้อควรจา้ นะจะ๊1. ก้าหนดใหท้ ิศของ u เปน็ บวกเสมอ ปรมิ าณใดทม่ี ที ิศตรงข้ามกับ u ให้เป็น ลบ2. เครอื่ งหมายของ g– วตั ถเุ คล่ือนท่ีขึน้ คา่ g เป็นลบ– วตั ถุเคลื่อนท่ีลง ค่า g เป็นบวก3. ปลอ่ ยวัตถใุ หต้ กลงมา แสดงว่า u=0 ถ้าขว้างวตั ถุ แสดงว่า u04. เมอื่ วตั ถเุ คล่อื นท่ีขึ้นไปถงึ จดุ สงู สดุ แสดงว่า v=05. เม่ือปล่อยวัตถบุ นวัตถทุ ก่ี ้าลังเคล่อื นที่อยู่ เชน่ ปลอ่ ยก้อนหนิอยู่บนรถ ขณะรถกา้ ลังเคล่อื นที่ ก้อนหนิ จะมคี วามเรว็ ต้น เท่ากบัความเรว็ ของรถ6. เมอื่ โยนวัตถขุ นึ้ ไปตรง ๆ ในอากาศแลว้ ตกลงมา ถ้าจดุ ตกอยู่ต่า้ กว่าระดับของจดุ ปล่อย ค่า s จะเปน็ ลบ 19

บรรณานุกรมhttps://rectilinearmotion.wordpress.comhttps://chapter3motion.wordpress.com https://th.wikipedia.org 20