Presentation1

โครงงาน วชิ า วทิ ยาการคานวณ เรื่อง นิวตนั นาเสนอ คณุ ครู สิริภรณ์ แจม่ ใส ผ้จู ดั ทา นางสาว สริ ีธร โฆษพงศา เลขท่ี4 ม.4/11นางสาว นนั ท์นภสั เมธาธิคณุ เลขที่14 ม.4/11 นางสาว ศภุ านนั พลสสั ดี เลขที่16 ม.4/11 นางสาว อริสรา นกแก้วน้อย เลขที่27 ม.4/11นางสาว พิมพ์วิชยาพร มณีวงษ์ เลขท่ี34 ม.4/11 นายจิรวฒั น์ พมุ่ โมรา เลขที่38 ม.4/11 ภาคเรียนที่1 ปีการศกึ ษา2561 โรงเรียนสตรีวิทยา๒

คำนำ โครงงานนจี ้ ดั ทาขนึ ้ เพื่อเป็นส่วนหนง่ึ ของวิชา วิทยาการคานวณ1และฟิ สกิ ส์1 เพอ่ื ให้ได้ศกึ ษาความรู้เร่ืองการทาโครงงานนาเสนอ การทาe-book และได้ความรู้ทางฟิ สิกส์ในเรื่องของนิวตนั และได้ศกึ ษาอย่างเข้าใจเพอ่ื เป็นประโยชน์ในการเรียน ผ้จู ดั ทาหวงั วา่ โครงงานเลม่ นจี ้ ะเป็นประโยชน์ต่อผ้อู า่ นนกั เรียน นกั ศกึ ษาหรือทศ่ี กึ ษาที่กาลงั หาความรู้เร่ืองนวิ ตนั อยู่ หากมีข้อแนะนาหรือผิดพลาดประการใด ผ้จู ดั ทาขอน้อมรับไว้และขออภยัมา ณ ทน่ี ดี ้ ้วย ผ้จู ดั ทา นางสาว พิมพ์วชิ ยาพร มณีวงษ์

สำรบญั หน้าเร่ือง ก ขคานา คสารบญั งบทนา 1วิธีการดาเนินงาน 2นวิ ตนั 4หน่วยของนิวตนั 12กฎของนิวตนั 15The Law Of Universalบรรณาณกุ รม

บทนำ ท่มี าและความสาคญั ของโครงงาน เน่ืองจากนกั เรียนชนั้ มธั ยมศกึ ษาปีที่4 สายการเรียน วิทยาศาสตร์-คณิตศาสตร์นนั้ ต้องเรียนในบทเรียนเรื่อง นิวตนั ทาให้ ทางผ้จู ดั ทาได้เหน็ วา่ ควรหาข้อมลู ที่ถกู ต้อง ชดั เจนและเข้าใจงา่ ยมา แบ่งปันให้กบั นกั เรียนอื่นๆ หรือผ้ทู ี่ต้องการหาข้อมลู เก่ียวกบั นิวตนั ได้ศกึ ษาค้นคว้าหาข้อมลู จากโครงงานของเราเพื่อเป็นประโยชน์ใน เร่ืองการเรียนหรือเรื่องตา่ งๆ จึงได้จดั ทาโครงงานชิน้ นีข้ นึ ้วัตถปุ ระสงค์1.เพื่อเป็นตวั เลือกในการศกึ ษาค้นคว้าหาข้อมลู ของนกั เรียนหรือผ้ทู ่ีสนใจเร่ืองนิวตนั2.เพ่ือมงุ่ หวงั ให้เกิดความสามคั คใี นกลมุ่ เพื่อน3.เพื่อเป็นการทบทวนความรู้ทางฟิ สกิ ส์และการทางานนาเสนอตา่ งๆ

วธิ ีกำรดำเนินงำน จัดทาe-book นางสาวอริสรา จัดทาโครงงาน นางสาวพิมพ์วชิ ยาพร นางสาวนนั ท์นภสั นางสาวสริ ีธร จัดทาคู่มือ นางสาวศภุ านนั นายจิรวฒั น์ ระยะเวลาในการจัดทา วนั พฤหสั บดีที่22 -31 สิงหาคม 2561

1

นิวตัน(หน่ วย) นิวตนั (สญั ลกั ษณ์ : N) ในวิชาฟิ สกิ ส์ เป็นหนว่ ยเอสไอของแรง ช่ือของหนว่ ยนีต้ งั้ ขนึ ้ ตามช่ือของเซอร์ไอแซก นิวตนั เพ่ือระลกึ ถึงผลงานของเขาในสาขาฟิ สิกสแ์ บบฉบบั หน่วยนีม้ ีการใช้เป็นครงั้ แรกประมาณปี พ.ศ. 2447 (ค.ศ.1904) แต่ยังไม่ได้ รับการยอมรับอย่างเป็ นทางการจาก GeneralConference on Weights and Measures(CGPM) ให้เป็นช่ือหน่วยเอม็ เคเอสของแรงจนกระทวั้ ปี พ.ศ. 2491 (ค.ศ.1948) แรง 1 นิวตนั คือแรงที่ทาให้วตั ถมุ วล 1 กิโลกรมั เคล่ือนท่ีด้วยความเร่ง 1เมตร / วินาที2 ในทิศของแรงนนั้ นิวตนั เป็นหนว่ ยเอสไออนพุ นั ธ์ ซงึ่ ประกอบขนึ ้ จากหน่วยเอสไอหลกัkg× m × s-2 ดงั นนั้ จะได้:= การแปลงหน่วย10000นิวตนั 2

หน่ วยท่ ีใช้ วัดแรง 3

กฎของนิวตัน (Newton’s laws) เซอร์ ไอแซค นิวตนั (Sir Isaac Newton) เป็นนกัคณิตศาสตร์ชาวองั กฤษ ถือกาเนิดใน ปี ค.ศ.1642 นิวตนั สนใจดาราศาสตร์และประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสง (Reflectingtelescope) ขนึ ้ โดยใช้โลหะเงาเว้าในการรวมแสง แทนการใช้เลนส์เช่นในกล้องโทรทรรศน์ชนิดหักเหแสง (Refracting telescope) นิวตนั ติดใจในปริศนาที่วา่ แรงอะไรทาให้ผลแอปเปิลตกสู่พืน้ ดินและตรึงดวงจนั ทร์ไว้กบั โลก และส่ิงนีเ้ องที่นาเขาไปสกู่ ารค้นพบกฎที่สาคญั 3 ข้อ 4

กฎข้อที่ 1 กฎของความเฉ่ือย (Inertia) \"วตั ถทุ หี่ ยดุ น่ิงจะพยายามหยดุ นิ่งอย่กู บั ที่ ตราบท่ีไม่มีแรงภายนอกมากระทา ส่วนวตั ถุท่ีเคลื่อนท่ีจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงด้วยความเร็วคงท่ี ตราบท่ีไม่มีแรงภายนอกมากระทาเชน่ กนั \"ตวั อยา่ ง: ขณะท่ีรถตดิ สญั ญาณไฟแดง ตวั เราหยดุ นิ่งอย่กู บั ท่ี •แตเ่ มอื่ สญั ญาณไฟแดงเปลย่ี นเป็นไฟเขียว เมอื่ คนขบั เหยียบคนั เร่งให้รถเคลือ่ นที่ไปข้างหน้า แตต่ วั ของเราจะพยายามคงสภาพหยดุ น่ิงไว้ ผลคือ หลังของเราจะถูกผลกั ติดกับเบาะ ขณะท่ีรถเกิดความเร่งไปข้างหน้า •ในทานองกลบั กนั เมื่อสญั ญาณไฟเขียวเปลี่ยนเป็นไฟแดงคนขบั รถเหยียบเบรคเพ่ือจะหยุดรถ ตวั เราซ่ึงเคยเคล่ือนท่ีด้วยความเร็วพร้อมกบั รถ ทนั ใดเม่ือรถหยดุ ตวั เราจะถกู ผลกั มาข้างหน้า นิวตนั อธิบายวา่ ในอวกาศไมม่ ีอากาศ ดาวเคราะห์จึงเคลื่อนท่ีโดยปราศจากความฝืด โดยมีความเร็วคงที่ และมีทิศทางเป็นเส้นตรง เขาให้ความคิดเห็นวา่ การท่ีดาวเคราะห์โคจรเป็นรูปวงรีนนั้ เป็นเพราะมีแรงภายนอกมากระทา (แรงโน้มถ่วงจากดวงอาทิตย์) นิวตนั ตงั้ ข้อสงั เกตว่าแรงโน้มถว่ งท่ีทาให้แอปเปิลตกสพู่ ืน้ ดินนนั้ เป็นแรงเดียวกนั กบั แรงที่ตรึงดวงจนั ทร์ไว้กบั โลก หากปราศจากซึ่งแรงโน้มถว่ งของโลกแล้ว ดวงจันทร์ก็คงจะเคลือ่ นที่เป็นเส้นตรงผา่ นโลกไป 5

กฎข้อท่ี 1 กฎของความเฉ่ือย (Inertia) 6

กฎข้อที่ 2 กฎของแรง (Force) “ความเร่งของวตั ถจุ ะแปรผนั ตามแรงท่กี ระทาตอ่ วตั ถุ แต่ จะแปรผกผนั กบั มวลของวตั ถุ” •ถ้าเราผลกั วตั ถใุ ห้แรงขนึ ้ ความเร่งของวตั ถกุ ็จะมากขนึ ้ ตามไปด้วย •ถ้าเราออกแรงเทา่ ๆ กนั ผลกั วตั ถสุ องชนิดซงึ่ มมี วลไมเ่ ท่ากัน วตั ถุที่มมี วลมากจะเคล่ือนท่ีด้วยความเร่งน้อยกวา่ วตั ถทุ ี่มีมวลน้อยความเร่งของวตั ถุ = แรงท่ีกระทาตอ่ วตั ถุ / มวลของวตั ถุ (หรือ a= F/m) ตวั อย่าง: เม่อื เราออกแรงเทา่ กนั เพื่อผลกั รถให้เคลือ่ นท่ีไปข้างหน้า รถที่ไมบ่ รรทกุ ของจะเคล่ือนที่ด้วยความเร่งมากกวา่ รถท่ีบรรทกุ ของ 7

กฎข้อที่ 2 กฎของแรง (Force) ในเร่ืองดาราศาสตร์ นิวตนั อธิบายว่า ดาวเคราะห์และดวงอาทิตย์ต่างโคจรรอบกันและกนั โดยมีจุดศูนย์กลางร่วม แตเ่ นื่องจากดวงอาทิตย์มีมวลมากกว่าดาวเคราะห์หลายแสนเท่า เราจงึ มองเหน็ ว่า ดาวเคราะห์เคล่ือนท่ีไปด้วยความเร่งทม่ี ากกว่าดวงอาทติ ย์ และมีจดุ ศนู ย์กลางร่วมอยภู่ ายในตวั ดวงอาทิตย์เอง ดงั เช่น การหมนุ ลูกตุ้มดมั เบลสองข้างที่มีมวลไม่เทา่ กนั 8

กฎข้อที่ 3 กฎของแรงปฏกิ ิริยา “แรงที่วตั ถุที่หนึง่ กระทาต่อวตั ถทุ ่ีสอง ย่อมเท่ากับ แรงที่ วตั ถทุ ีส่ องกระทาต่อวตั ถทุ หี่ นง่ึ แต่ทิศทางตรงข้ามกนั ” (Action = Reaction) หากเราออกแรงถีบยานอวกาศในอวกาศ ทัง้ ตวั เราและยานอวกาศต่างเคลื่อนที่ออกจากกนั (แรงกริยา = แรงปฏิกิริยา) แต่ตวั เราจะเคลอ่ื นที่ด้วยความเร่งที่มากกวา่ ยานอวกาศ ทงั้ นีเ้ นื่องจากตวั เรามีมวลน้อยกวา่ ยานอวกาศ (กฎข้อท่ี 2) ดงั ภาพตอ่ ไปนี ้ 9

กฎข้อท่ี 3 กฎของแรงปฏิกิริยา (Action = Reaction) นิวตนั อธิบายวา่ ขณะท่ีดวงอาทิตย์มีแรงกระทาต่อดาวเคราะห์ดาวเคราะห์ก็มีแรงกระทาต่อดวงอาทิตย์ในปริมาณที่เท่ากัน แต่มีทิศทางตรงกนั ข้าม และนนั่ คอื แรงดงึ ดดู ร่วมนิวตนั อธิบายการเคลื่อนท่ีของดาวเคราะห์ ตามกฎของเคปเลอร์ การค้นพบกฎทงั้ สามข้อนี ้นาไปสกู่ ารค้นพบ “กฎความโน้มถ่วงแห่งเอกภพ” (The Law of Universal) “วตั ถสุ องชิน้ ดึงดดู กนัด้วยแรงซ่ึงแปรผนั ตามมวลของวตั ถุ แตแ่ ปรผกผนั กบั ระยะทางระหวา่ งวตั ถุยกกาลงั สอง” ซึง่ เขียนเป็นสตู รได้วา่F = G (m1m2/r2) โดยท่ี F = แรงดงึ ดดู ระหวา่ งวตั ถุm1 = มวลของวตั ถชุ ิน้ ที่ 1m2 = มวลของวตั ถชุ ิน้ ที่ 2r = ระยะห่างระหวา่ งวตั ถทุ งั้ 2 ชิน้G=คา่ คงที่ของแรงโน้มถ่วง = 6.67 x10-11newton m2/kg2 10

บางครงั้ เราเรียกกฎข้อนีอ้ ยา่ งง่ายๆ วา่ “กฎการแปรผกผนั ยกกาลงั สอง”(Inverse square law) นิวตนั พบวา่ “ขนาดของแรง จะแปรผกผนั กบั คา่ กาลงั สองของระยะหา่ งระหวา่ งวตั ถุ”ตวั อยา่ ง: เมอื่ ระยะทางระหวา่ งวตั ถเุ พ่ิมขนึ ้ 2 เทา่ แรงดงึ ดดู ระหว่างวตั ถุจะลดลง 4 เท่า ดังท่ีแสดงในภาพท่ี 6 เขาอธิบายว่า การร่วงหล่นของผลแอปเปิล กเ็ ช่นเดียวกบั การร่วงหลน่ ของดวงจนั ทร์ ณ ตาแหน่งบนพืน้ ผิวโลกสมมติวา่ แรงโน้มถ่วงบนพืน้ ผิวโลกมีคา่ = 1 ระยะทางจากโลกถึงดวงจันทร์มีคา่ 60 เท่าของรัศมีโลก ดงั นนั้ แรงโน้มถ่วง ณ ตาแหน่งวงโคจรของดวงจนั ทร์ยอ่ มมีคา่ ลดลง = 602 = 3,600 เท่า 11

The Law of Universalในภาพตัวอย่าง แสดงให้ เห็นว่า ใน 1 วินาที ดวงจันทร์เคล่ือนที่ไปได้ 1กิโลเมตร จะถกู โลกดงึ ดดู ให้ตกลงมา 1.4 มลิ ลิเมตร เม่ือดวงจันทร์โคจรไปได้ 1เดอื น ทงั้ แรงตงั้ ต้นของดวงจนั ทร์ และแรงโน้มถ่วงของโลก ก็จะทาให้ดวงจันทร์โคจรได้ 1 รอบพอดี เราเรียกการตกเช่นนีว้ ่า “การตกแบบอิสระ” (Freefall)อนั เป็นหลกั การซ่ึงมนุษย์นาไปประยกุ ต์ใช้กับการส่งยานอวกาศ และดาวเทียม ในยคุ ตอ่ มา 12

The Law of Universalตอนท่ีเคปเลอร์ค้นพบกฎการเคล่ือนท่ีของดาวเคราะห์ ซึ่งได้จากผลของการสงั เกตการณ์ในคริสต์ศตวรรษท่ี 16 นัน้ เขาไม่สามารถอธิบายวา่ เหตใุ ดจึงเป็นเช่นนนั้ จวบจนอีกหน่ึงศตวรรษตอ่ มา นิวตนั ได้ใช้กฎการแปรผกผนั ยกกาลงั สองอธิบายเร่ืองการเคลอ่ื นท่ีของดาวเคราะห์ ตามกฎทงั้ สามข้อของเคปเลอร์ ดงั นี ้ • ดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นรูปวงรี เก่ียวเน่ืองจากระยะทางและแรงโน้มถว่ งจากดวงอาทิตย์ • ในวงโคจรรูปวงรี ดาวเคราะห์จะเคลื่อนท่ีเร็ว ณ ตาแหน่งใกล้ดวงอาทิตย์ และเคลื่อนท่ีช้า ณ ตาแหน่งไกลจากดวงอาทิตย์ เนื่องจากอิทธิพลของระยะหา่ งระหวา่ งดวงอาทิตย์ • ดาวเคราะห์ดวงในเคลื่อนท่ีได้เร็วกว่าดาวเคราะห์ดวงนอก เป็นเพราะวา่ อยใู่ กล้กบั ดวงอาทิตย์มากกวา่ จึงมแี รงโน้มถว่ งระหวา่ งกนั มากกวา่ความเร็ว (Speed) หมายถึง ระยะทางที่วตั ถเุ คลื่อนที่ไปใน 1 หนว่ ยของเวลา(ระยะทาง/เวลา)ความเร่ง (Acceleration) หมายถึง ความเร็วของวตั ถทุ ี่เปลยี่ นแปลงไปใน 1 หน่วยเวลา (ระยะทาง/เวลา)/เวลา 13

The Law of Universalตวั อย่าง: ในวนิ าทีแรก รถเคล่อื นที่ด้วยความเร็ว 1 เมตร/วนิ าที ในวินาทีท่ีสอง รถคนั นี ้เคลื่อนท่ีด้วยความเร็ว 5 เมตร/วินาทีเพราะฉะนนั้ รถคนั นีม้ ีความเร่ง 4 (เมตร/วนิ าที)/วินาที ณ ตาแหนง่ พืน้ ผวิ โลก วตั ถจุ ะร่วงหลน่ สพู่ ืน้ ด้วยความเร่ง (9.8 เมตร/วนิ าที)/ วนิ าที ภาพที่ 8 แสดงให้เห็นวา่ ความเร็วของแอปเปิลเพิ่มมากขนึ ้ ในแตล่ ะ ชว่ งเวลา 0.1 วนิ าที 14

บรรณาณุกรมhttps://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%99%E0%B8%B4%E0%B8%A7%E0%B8%95%E0%B8%B1%E0%B8%99_(%E0%B8%AB%E0%B8%99%E0%B9%88%E0%B8%A7%E0%B8%A2) 15