คู่มือการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ค่ายบูรณาการวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อม แรงและการเคลื่อนที่

ก คำนำ คู่มือการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ค่ายบูรณาการวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และสิ่งแวดล้อม ฉบับนี้จัดทาขึ้น เพอ่ื ใช้เป็นแนวทางในการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ค่ายบูรณาการวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และสงิ่ แวดล้อม ของศูนย์ วิทยาศาสตร์เพื่อการศึกษาสระแก้ว รายละเอียดของค่ายบูรการวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และส่ิงแวดล้อม ประกอบดว้ ยฐานการเรียนรู้ และแผนการจัดกจิ กรรมการเรียนรู้ ซงึ่ แผนการจดั กจิ กรรมการเรยี นรูพ้ ฒั นาข้ึนโดยใช้ รปู แบบการจัดกิจกรรมวิทยาศาสตร์ กศน. (ONIE SCI ACTIVITY MODEL) ที่เน้นการเรยี นรู้อย่างมีสว่ นร่วม ความ รับผดิ ชอบ ความคิดสร้างสรรค์ และคานงึ ถงึ ผรู้ บั บรกิ ารเป็นสาคญั ศูนย์วิทยาศาสตร์เพ่ือการศึกษาสระแก้วขอขอบคุณผู้ท่ีมีส่วนเก่ียวข้องในการจัดทาคู่มือการจัดกิจกรรม การเรียนรู้ค่ายบูรณาการวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และส่ิงแวดล้อม ฉบับนี้ และหวังเป็นอย่างยิ่งว่า นอกจาก ประโยชน์ของผู้ปฏิบัติงานของศูนยว์ ิทยาศาสตร์เพอื่ การศึกษาสระแก้วโดยตรงแล้ว จะเป็นประโยขน์ต่อผู้ท่ีสนใจ ให้เกิดความรู้ความเข้าใจกิจกรรมการเรียนรู้ค่ายท่ีบูรณาการองค์ความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์และศาสตร์ ท่เี ก่ยี วข้องเป็นอยา่ งดี (นางยุวดี แจง้ กร) ผอู้ านวยการศนู ยว์ ิทยาศาสตร์เพ่ือการศึกษาจงั หวดั สระแก้ว มกราคม 2561

คำนำ สำรบญั ข สำรบญั ฐำนกำรเรยี นรู้ เรื่อง แรงและกำรเคล่อื นท่ี หน้ำ แผนกำรจดั กิจกรรมกำรเรยี นรู้ เรอ่ื ง แรงและกำรเคลอ่ื นท่ี ก ข ใบความรู้สาหรบั ผู้จดั กจิ กรรม เรอ่ื ง แรงและการเคล่อื นที่ 1 ใบความรู้ท่ี 1 เรอ่ื ง แรงและการใช้ประโยชน์ 2 ใบความรทู้ ่ี 2 เรอ่ื ง กฎการเคลื่อนทีข่ องนวิ ตนั 7 ใบความรู้ที่ 3 เรอ่ื ง ลักษณะการเคลื่อนทแี่ บบตา่ งๆ ในชวี ิตประจาวัน 8 ใบความรู้สาหรับผู้รับบรกิ าร เร่ือง แรงและการเคลอ่ื นท่ี 14 ใบความรู้ เรอ่ื ง แรงและการเคลื่อนที่ 18 ใบกิจกรรม เรื่อง แรงและการเคล่ือนที่ 20 21 25

ห น ้า | 1 ฐานการเรียนรู้ เร่อื ง แรงและการเคล่อื นที่

ห น ้า | 2 ประกอบดว้ ย แผนการจัดกจิ กรรมการเรยี น เรอื่ ง แรงและการเคลอื่ นท่ี จานวน 2 ชั่วโมง

ห น ้า | 3 แผนการจดั กิจกรรมการเรียนรู้ เร่อื ง แรงและการเคลือ่ นท่ี เวลา 2 ช่วั โมง แนวคิด แรงและการเคลื่อนที่ เปน็ การเรียนรวู้ ิทยาศาสตร์เก่ียวกับ แรงและการใช้ประโยชน์ ลักษณะการเคล่ือนที่ ในชีวิตประจาวัน และการสร้างสิ่งประดิษฐ์รถพลังงานไฟฟ้า ซ่ึงมีความจาเป็นเพราะการเคลื่อนท่ีของวัตถุหรือ สงิ่ ของต่าง ๆ ในชวี ิตประจาวนั ต้องมีแรงมากระทาเสมอ ถึงทาให้วตั ถุน้ันเคลื่อนทีห่ รือเปลี่ยนสภาพไป วัตถุประสงค์ เมื่อสนิ้ สุดแผนการจัดกิจกรรมการเรยี นรนู้ แี้ ลว้ ผู้รับบรกิ ารสามารถ 1. อธบิ ายแรงและการนาไปใช้ประโยชน์ 2. อธิบายลกั ษณะของการเคลือ่ นทแ่ี บบต่าง ๆ ในชีวติ ประจาวนั 3. สร้างสิง่ ประดิษฐ์รถพลังงานไฟฟา้ 4. เหน็ ความสาคญั ของแรงและการเคลอื่ นท่ี เนือ้ หา 1. แรงและการใชป้ ระโยชน์ 1.1 ความหมายของแรง 1.2 เวกเตอรข์ องแรง 1.3 ชนิดของแรง 1.4 แรงเสยี ดทาน 1.5 ประโยชนข์ องแรง 2. ลกั ษณะของการเคลือ่ นที่แบบต่าง ๆ ในชวี ิตประจาวัน 3. การประดิษฐร์ ถพลังงานไฟฟา้ ขนั้ ตอนการจดั กจิ กรรมการเรียนรู้ ขัน้ ตอนที่ 1 กจิ กรรมการเรยี นรูป้ ระสบการณ์ทางวิทยาศาสตร์ (S : Science Experience Activity) 1. ผ้จู ดั กจิ กรรมทกั ทายและแนะนาตนเองกบั ผ้รู ับบรกิ าร รวมท้ังชแ้ี จงวตั ถุประสงคข์ องฐานการเรียนรู้ท่ี 2 เร่อื ง แรงและการเคล่อื นท่ี ไดแ้ ก่ (1) อธิบายแรงและการนาไปใชป้ ระโยชน์ (2) อธบิ ายลักษณะของการเคลอ่ื นที่แบบต่าง ๆ ในชีวติ ประจาวนั ได้ (3) สร้างสงิ่ ประดษิ ฐ์รถพลังงานไฟฟา้ (4) เหน็ ความสาคัญของแรงและการเคลอื่ นท่ี

ห น ้า | 4 2. ผูจ้ ดั กิจกรรมซักถามประสบการณ์เดมิ ของผู้รบั บรกิ ารเก่ยี วกับเร่อื งที่จะเรยี นรู้ โดยสมุ่ ผรู้ บั บริการ จานวน 3 - 5 คน ตามความสมคั รใจ ให้ตอบคาถาม จานวน 3 ประเดน็ ดงั น้ี ประเด็นท่ี 1 “ทา่ นคิดว่า แรงหมายถงึ อะไร” ประเดน็ ที่ 2 “ท่านคดิ ว่า แรงสามารถนาไปใช้ประโยชนใ์ นชีวิตประจาวนั ได้อย่างไร” ประเด็นท่ี 3 “ท่านคิดว่า ลกั ษณะการเคลื่อนท่ี ท่ีพบในชวี ิตประจาวัน มลี ักษณะอยา่ งไร” 3. ผู้จัดกจิ กรรมและผู้รบั บรกิ ารแลกเปล่ยี นความคิดเห็น และสรุปสงิ่ ท่ีได้เรยี นรรู้ ่วมกัน ขน้ั ตอนท่ี 2 กจิ กรรมการเรยี นรู้วทิ ยาศาสตร์ที่ท้าทาย (C : Challenge Learning Activity) 1. ผู้จัดกิจกรรมเชือ่ มโยงเนื้อหาในขน้ั ตอนท่ี 1 เร่ือง แรงและการใช้ประโยชน์ และลักษณะการเคล่ือนที่ แบบต่าง ๆ ในชวี ิตประจาวนั ได้ โดยให้ผูร้ ับบรกิ ารศึกษาใบความรู้สาหรบั ผูร้ บั บรกิ าร เรือ่ ง แรงและการ เคล่อื นที่ หลังจากน้ันใหต้ ัวแทนผู้รบั บริการ จานวน 2 คน ทีส่ มัครใจ นาเสนอ และสรปุ ผลการเรียนรู้ร่วมกัน 2. ผู้จดั กิจกรรมบรรยายวิธกี ารสรา้ งสง่ิ ประดษิ ฐ์รถพลังงานไฟฟา้ จากนั้นให้แต่ละกลุม่ สรา้ งส่ิงประดิษฐต์ าม ใบกิจกรรม เรื่อง แรงและการเคลื่อนที่ โดยมีรายละเอยี ด ดังน้ี 2.1 แบง่ กลมุ่ ผูร้ ับบริการออกเปน็ กลมุ่ ๆ ละ 5 - 10 คน 2.2 แจกอปุ กรณใ์ หก้ บั ผู้รับบรกิ าร 2.3 ให้แต่ละกลุม่ สร้างส่ิงประดษิ ฐ์ รถพลังงานไฟฟ้า ตามเงื่อนไขทก่ี าหนดดังน้ี 1. ใหผ้ ู้รบั บรกิ ารแต่ละกลมุ่ สรา้ งรถจาลอง ใหว้ ิ่งบนทางเรยี บ 2. ให้ใช้วสั ดุที่มีอยู่จากัดให้เกดิ ประโยชนส์ ูงสดุ 3. ให้เวลาในสรา้ งสง่ิ ประดิษฐ์รถพลังงานไฟฟา้ จานวน 30 นาที 4. ให้นารถพลังงานไฟฟา้ ของแต่ละกลุ่มมาทดลองวง่ิ แขง่ กนั โดยเรม่ิ วง่ิ จากจุดเดียวกัน ระยะทางในการเคลือ่ นท่ี 2.5 เมตร หลงั จากนน้ั ผรู้ บั บรกิ ารจบั เวลา ของรถแต่ละกลุ่มที่ใช้ใน การเคลอ่ื นที่ และบันทึกผลลงในใบกจิ กรรม เรื่อง แรงและการเคลอื่ นที่ 5. ให้แต่ละกลุม่ วเิ คราะห์หาความเช่ือมโยงในการนาหลักการทางวทิ ยาศาสตร์ที่เก่ยี วกบั เรือ่ ง แรงและการเคลือ่ นท่ี มาใช้ประโยชน์ในการสร้างสง่ิ ประดษิ ฐร์ ถพลงั งานไฟฟ้า บนั ทกึ ผลลงใน ใบกิจกรรม เรื่อง แรงและการเคลือ่ นที่ 6. ผูจ้ ดั กิจกรรมคดั เลอื กกลุ่มผรู้ ับบรกิ ารท่ีสรา้ งรถท่ีวิ่งเรว็ ทีส่ ดุ ออกมานาเสนอ 7. ผ้จู ดั กิจกรรมสรปุ ผลการเรยี นรแู้ ละให้ความร้เู พ่มิ เติม เรื่อง แรงและการเคลื่อนท่ี ทีพ่ บ ในชวี ติ ประจาวนั และการนาไปใชป้ ระโยชน์ เช่น การเคลอื่ นท่ีของรถยนต์ มกี ลไกการทางาน ของเฟอื ง ทชี่ ่วยในการขับเคล่ือน และมีลอ้ ท่ีมีดอกยาง ช่วยในเรอ่ื งของแรงเสียดทาน ทาให้ลอ้ รถเกาะถนนได้ดี ไม่ลืน่ หรอื พลกิ ควา่ เปน็ ต้น

ห น ้า | 5 ข้ันตอนท่ี 3 กจิ กรรมการสรุปผลการนาวทิ ยาศาสตรไ์ ปใชใ้ นชวี ิตประจาวนั (I : Implementation Conclusion Activity) 1. ใหผ้ ูร้ ับบรกิ ารตอบคาถามโดยสมุ่ ผรู้ ับบริการ จานวน 3 – 5 คน ตามความสมคั รใจ ใหต้ อบคาถามในประเด็น “ท่านจะนาความรู้ เรื่อง แรงและการเคล่อื นที่ ไปใชป้ ระโยชน์ในชีวิตประจาวันไดอ้ ยา่ งไร” 2. ผ้จู ดั กิจกรรมและผรู้ ับบรกิ ารสรุปส่งิ ที่ไดเ้ รยี นรู้รว่ มกัน สือ่ วัสดอุ ปุ กรณ์ และแหล่งเรียนรู้ 1. ใบความรู้สาหรบั ผู้จัดกิจกรรม เรอื่ ง แรงและการเคลื่อนท่ี 2. ใบความรู้สาหรับผรู้ บั บริการ เร่อื ง แรงและการเคล่ือนที่ 3. ใบกจิ กรรม เร่ือง แรงและการเคล่ือนที่ 4. วสั ดอุ ปุ กรณ์มีดังนี้ 1. โครงรถจาลอง 1 ชุด 2. ลอ้ และเพลา 1 ชดุ 3. ชดุ เฟอื งท่มี จี านวนฟนั ตา่ งกัน 4. มอเตอรข์ นาด 3,000 รอบต่อนาที 3 V 5. ถ่านอัลคาไลน์ AA 6. รางถา่ นแบบ 2 ก้อน มีสวิตซ์ เปิด – ปิด 7. ชดุ สารวจเฟืองขบั -เฟืองตาม 8. ถนนจาลองเสน้ ทางเรยี บ ระยะทาง 2.5 เมตร 9. กระดาษกาว เทปใส กาวสองหน้า 10. คตั เตอร์ กรรไกร การวัดและประเมนิ ผล 1. สังเกตกระบวนการมีส่วนรว่ ม ได้แก่ อภิปราย ตอบคาถาม 2. ตรวจใบกจิ กรรม 3. ช้ินงาน/ผลงาน

ห น ้า | 6 บนั ทึกผลหลงั การจัดกิจกรรมการเรยี นรู้ ผลการใชแ้ ผนการจดั กิจกรรมการเรยี นรู้ 1. จานวนเนื้อหากับจานวนเวลา เหมาะสม ไม่เหมาะสม ระบเุ หตุผล .................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................ 2. การเรยี งลาดบั เนอื้ หากบั ความเขา้ ใจของผรู้ ับบรกิ าร เหมาะสม ไมเ่ หมาะสม ระบเุ หตุผล .................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... 3. การนาเข้าสบู่ ทเรยี นกับเน้อื หาแต่ละหวั ขอ้ เหมาะสม ไมเ่ หมาะสม ระบเุ หตุผล .................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... 4. วธิ กี ารจัดกจิ กรรมการเรยี นรู้กับเนอ้ื หาในแต่ละข้อ เหมาะสม ไม่เหมาะสม ระบุเหตผุ ล .................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... 5. การประเมนิ ผลกับวตั ถุประสงคใ์ นแต่ละเนอื้ หา เหมาะสม ไม่เหมาะสม ระบุเหตุผล .................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ผลการเรยี นร้ขู องผู้รับบริการ ........................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ผลการจัดกจิ กรรมการเรยี นรู้ของผจู้ ดั กจิ กรรม ........................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ขอ้ เสนอแนะ ................................................................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................................

ห น ้า | 7 ใบความรูส้ าหรบั ผูจ้ ัดกิจกรรม เรอ่ื ง แรงและการเคลอ่ื นท่ี วตั ถุประสงค์ เมอื่ ส้นิ สดุ แผนการจัดกจิ กรรมการเรยี นร้นู ีแ้ ล้ว ผู้รบั บริการสามารถ 1. อธิบายแรงและการนาไปใชป้ ระโยชน์ 2. อธิบายลักษณะของการเคลอ่ื นทแี่ บบต่าง ๆ ในชีวติ ประจาวัน 3. สร้างสิง่ ประดษิ ฐ์รถพลงั งานไฟฟา้ 4. เหน็ ความสาคญั ของแรงและการเคลือ่ นที่ เนอ้ื หา 1. แรงและการใชป้ ระโยชน์ 1.1 ความหมายของแรง 1.2 เวกเตอรข์ องแรง 1.3 ชนดิ ของแรง 1.4 แรงเสียดทาน 1.5 ประโยชน์ของแรง 2. ลักษณะของการเคล่ือนที่แบบต่าง ๆ ในชวี ติ ประจาวัน 3. การประดิษฐร์ ถพลังงานไฟฟา้ วัสดุ อุปกรณ์ 1. โครงรถจาลอง 1 ชุด 2. ลอ้ และเพลา 1 ชุด 3. ชดุ เฟอื งท่มี ีจานวนฟันตา่ งกนั 4. มอเตอร์ขนาด 3,000 รอบตอ่ นาที 3 V 5. ถ่านอลั คาไลน์ AA 6. รางถา่ นแบบ 2 ก้อน มสี วติ ซ์ เปดิ – ปิด 7. ชุดสารวจเฟืองขบั -เฟืองตาม 8. ถนนจาลองเส้นทางเรยี บ ระยะทาง 2.5 เมตร 9. กระดาษกาว เทปใส กาวสองหนา้ 10. คตั เตอร์ กรรไกร

ห น ้า | 8 ใบความรู้ที่ 1 เรอ่ื ง แรงและการใชป้ ระโยชน์ แรง (force) หมายถงึ ปริมาณทกี่ ระทาตอ่ วัตถแุ ล้วทาให้วัตถเุ ปลยี่ นแปลงจากสภาพเดิม แรงน้อี าจจะ สมั ผัสกับวัตถุหรือไมส่ ัมผัสกับวัตถกุ ไ็ ด้ แรงดงึ แรงผลกั และแรงยก แรงพวกน้ีกระทาบนพน้ื ผิวของวตั ถุ แตม่ ีแรง บางชนดิ เช่น แรงแม่เหล็ก แรงทางไฟฟ้าและแรงโน้มถ่วงจะไมก่ ระทาบนผวิ ของวัตถุ แตก่ ระทากบั เน้อื ของวตั ถุ ทกุ ตาแหนง่ เชน่ น้าหนกั ของ วตั ถกุ ็คือ แรงดึงดดู ของโลกทก่ี ระทากบั วตั ถุโดยไม่ต้องสัมผัสกบั ผิวของวตั ถเุ ลย แรงจดั เป็นปริมาณเวกเตอร์ เพราะมีทงั้ ขนาดและทิศทาง หนว่ ยของแรงในระบบเอสไอ คอื นิวตนั (N) เนื่องจากแรงเป็นปรมิ าณเวกเตอร์ สญั ลักษณ์ทเ่ี ขียนแทนแรง คือ เวกเตอรข์ องแรง ปรมิ าณบางปรมิ าณท่ีใชก้ นั อยใู่ นชวี ิตประจาวันบอกเฉพาะขนาดเพยี งอย่างเดยี วก็ ไดค้ วามหมาย สมบรู ณ์แลว้ แต่บางปรมิ าณจะตอ้ งบอกท้งั ขนาดและทิศทางจงึ จะไดค้ วามหมายท่ีสมบูรณ์ ปริมาณในทางฟิสกิ ส์ แบง่ ออกเป็น 2 ประเภท คือ 1. ปรมิ าณสเกลาร์ (scalar quantity) คอื ปริมาณที่บอกแตข่ นาดอยา่ งเดยี วกไ็ ดค้ วามหมายที่ สมบูรณ์ โดยไมต่ อ้ งบอกทิศทาง เชน่ เวลา ระยะทาง มวล พลังงาน งาน ปริมาตร ฯลฯ ในการหาผลลัพธ์ของ ปริมาณสเกลาร์ทาไดโ้ ดยอาศยั หลักทางพีชคณิต คอื ใชว้ ิธีการบวก ลบ คูณ หาร 2. ปรมิ าณเวกเตอร์ (vector quantity) คือ ปรมิ าณทต่ี ้องการบอกท้ังขนาดและทศิ ทางจึงจะได้ ความหมายที่สมบรู ณ์ เช่น ความเรว็ ความเรง่ การกระจดั โมเมนตมั แรง ฯลฯ ลกั ษณะท่ีสาคญั ของปรมิ าณเวกเตอร์ 1. สญั ลักษณ์ของปรมิ าณเวกเตอร์ การแสดงขนาดและทิศทางของ ปรมิ าณเวกเตอรจ์ ะใช้ลูกศรแทน โดยขนาดของปรมิ าณเวกเตอร์แทนด้วยความยาวของลกู ศรและทศิ ทางของปรมิ าณเวกเตอร์ แทนด้วยทิศทาง ของหัวลกู ศร สัญลกั ษณ์ของปริมาณเวกเตอร์ ใช้ตัวอกั ษรมลี ูกศรคร่งึ บนชจ้ี ากซ้ายไปขวาแสดงปริมาณเวกเตอร์ ดังรูป จากรูป เวกเตอร์ A มขี นาด 4 หนว่ ย ไปทางทศิ ตะวนั ออก เวกเตอร์ B มขี นาด 3 หนว่ ย ไปทางทิศใต้

ห น ้า | 9 2. เวกเตอร์ที่เทา่ กัน เวกเตอร์ 2 เวกเตอร์จะเท่ากันกต็ อ่ เม่ือมขี นาดเท่ากนั และทิศทางไปทางเดียวกนั ดัง รปู จากรูป เวกเตอร์ A เทา่ กับ เวกเตอร์ B เขียนเปน็ สญั ลักษณ์ คือ เวกเตอร์ C เทา่ กบั เวกเตอร์ D เขียนเป็นสญั ลักษณ์ คือ 3. เวกเตอร์ตรงขา้ มกัน เวกเตอร์ 2 เวกเตอร์จะตรงขา้ มกนั กต็ ่อเมือ่ เวกเตอรท์ ง้ั สองมขี นาดเท่ากันแต่มีทศิ ทางตรงข้ามกนั ดงั รูป จากรูป เวกเตอร์ A ตรงขา้ มกับเวกเตอร์ B เขียนเป็นสัญลกั ษณ์ ได้วา่ หรือ เวกเตอร์ C ตรงข้ามกับเวกเตอร์ D เขียนเป็นสัญลักษณ์ ได้ว่า หรือ ขอ้ ควรทราบ ในการหาผลลพั ธข์ องปรมิ าณเวกเตอร์ ทาไดโ้ ดยอาศยั วธิ กี ารทางเวกเตอร์ ซ่งึ ตอ้ งหาผลลพั ธ์ทง้ั ขนาดและทิศทาง การหาผลลพั ธข์ องแรงหลายแรง การรวมแรงซง่ึ มหี ลายแรงเพื่อจะหาแรงลพั ธเ์ พยี งแรงเดยี ว นยิ มใชส้ ัญลกั ษณ์ เรยี กวา่ (ซิกมา) แทน เพอ่ื รวม ผลบวกทีม่ แี รงหลายๆ ค่า เชน่ กระทาพรอ้ ม ๆ กันท่จี ดุ เดยี ว ดงั น้ี เขยี นแทนผลบวกดว้ ยสัญลักษณ์จะไดว้ า่

ห น ้า | 10 การรวมแรง คือ การหาคา่ แรงลพั ธ์ ( ) ของแรงยอ่ ยทงั้ หมด มวี ิธีการหาเหมือนกันกบั เวกเตอรล์ พั ธ์ เพราะแรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ ซงึ่ อาจสรปุ วธิ กี ารหาแรงลพั ธไ์ ด้ดงั นี้ 1. โดยวธิ ีการวาดรปู แบบหางต่อหัว การหาแรงลพั ธ์ดว้ ยวธิ ี การนท้ี าไดโ้ ดยนาหางของแรงที่สองไป ต่อกบั หัวลกู ศรของแรงแรกและนาหางของแรง ท่สี ามไปตอ่ กับหัวของแรงทีส่ อง ทาเช่นน้ไี ปเรือ่ ยๆ จนครบทุก แรง แรงลัพธ์ทีไ่ ด้ คือ แรงที่ลากจากหางของแรงแรกไปยงั หัวของแรงสดุ ทา้ ย ดังรูป 2. โดยวิธีการคานวณ ใชห้ าแรงลัพธข์ องแรงยอ่ ยท่ีมี 2 แรง 1) แรงสองแรงไปในทางเดยี วกัน แรงลพั ธม์ ีขนาดเทา่ กบั ผลบวกของแรงทงั้ สอง ส่วน ทศิ ทางของแรงลัพธไ์ ปทศิ ทางเดยี วกับแรงทง้ั สอง ดงั รปู รปู แสดงการหาแรงลัพธ์ของแรงย่อย 2 แรง ซ่ึงมีทิศทางไปทางเดียวกัน

ห น ้า | 11 2) แรงสองแรงสวนทางกัน แรงลพั ธม์ ขี นาดเท่ากบั ผลต่างของแรงทั้งสอง ทิศทางของแรงลพั ธ์ไปทางแรงที่มี ขนาดมาก ดงั รปู รูปแสดงการหาแรงลัพธ์ของแรงย่อย 2 แรง ซึ่งมที ิศทางตรงขา้ มกัน ผลของแรงลัพธต์ อ่ การเคลอ่ื นท่ีของวตั ถุ วตั ถตุ ่างๆ เมื่อมีแรงมากระทา วตั ถุจะมีการเปลย่ี นแปลงสภาพเดิมใน 3 ลกั ษณะ คือ 1. มกี ารเปล่ียนแปลงตาแหน่ง 2. มีการเปลยี่ นแปลงความเรว็ 3. มกี ารเปล่ยี นแปลงรูปร่างและขนาด เมื่อแรงท่ีกระทบต่อวตั ถุแตกต่างกัน ยอ่ มทาให้ผลของการเปลยี่ นแปลงแตกต่างกนั ไปดว้ ย ถา้ แรงท่ี กระทามีคา่ มาก การเปล่ียนแปลงซึง่ เปน็ ผลของแรงนน้ั ย่อมมีการเปล่ียนแปลงมากดว้ ย ในชวี ติ ประจาวัน การทว่ี ัตถุมกี ารเปลยี่ นแปลงตา่ งๆ จะเกิดจากอทิ ธพิ ลของแรง แรงทีพ่ บตามธรรมชาติมีอยู่ มากมายหลายชนดิ ซ่งึ กม็ ผี ลตอ่ การเปลีย่ นแปลงของวตั ถไุ ดแ้ ตกต่างกัน ข้อควรทราบ - แรงท่ีกระทาไปในทศิ ทางเดยี วกับการเคล่อื นท่ี จะทาให้วตั ถุมคี วามเรว็ เพ่ิมข้ึน - แรงที่กระทาไปในทิศทางตรงขา้ มกับการเคลื่อนท่ี จะทาใหว้ ัตถมุ คี วามเรว็ ลดลง

ห น ้า | 12 ชนดิ ของแรง 1. แรงยอ่ ย คือ แรงทเ่ี ป็นสว่ นประกอบของแรงลพั ธ์ 2. แรงลพั ธ์ คือ แรงรวมซ่งึ เปน็ ผลรวมของแรงยอ่ ย ซ่งึ จะตอ้ งเป็นการรวมกนั แบบปริมาณเวกเตอร์ 3. แรงขนาน คือ แรงท่ที มี่ ที ิศทางขนานกนั ซ่ึงอาจกระทาท่จี ุดเดียวกันหรือตา่ งจุดกันก็ได้ มอี ยู่ 2 ชนดิ 3.1 แรงขนานพวกเดยี วกนั หมายถงึ แรงขนานท่ีมีทศิ ทางไปทางเดียวกนั 3.2 แรงขนานตา่ งพวกกนั หมายถงึ แรงขนานทมี่ ีทศิ ทางตรงขา้ มกัน 4. แรงหมนุ หมายถึง แรงที่กระทาต่อวตั ถุ ทาใหว้ ัตถุเคลือ่ นท่ีโดยหมนุ รอบจุดหมุน ผลของการหมุนของ เรียกวา่ โมเมนต์ เช่น การปิด-เปิด ประตหู นา้ ต่าง 5. แรงคูค่ วบ คือ แรงขนานตา่ งพวกกนั คหู่ นง่ึ ทีม่ ขี นาดเท่ากัน แรงลัพธ์มีคา่ เปน็ ศูนย์ และวตั ถทุ ี่ถูกแรงค่คู วบ กระทา 1 คู่กระทา จะไม่อยนู่ ่ิงแตจ่ ะเกดิ แรงหมุน 6. แรงดงึ คอื แรงที่เกดิ จากการเกรง็ ตวั เพ่อื ตอ่ ตา้ นแรงกระทาของวัตถุ เปน็ แรงทเ่ี กิดในวัตถุที่ลกั ษณะยาวๆ เช่น เสน้ เชอื ก เสน้ ลวด 7. แรงสศู่ ูนย์กลาง หมายถงึ แรงท่ีมที ิศเข้าสู่ศนู ย์กลางของวงกลมหรือทรงกลมอนั หนง่ึ ๆ เสมอ 8. แรงต้าน คอื แรงท่ีมที ิศทางตอ่ ต้านการเคล่อื นทีห่ รือทศิ ทางตรงขา้ มกบั แรงทีพ่ ยายามจะทาใหว้ ัตถเุ กิดการ เคล่อื นที่ เช่น แรงตา้ นของอากาศ แรงเสยี ดทาน 9. แรงโนม้ ถว่ งของโลก คือ แรงดงึ ดดู ทมี่ วลของโลกกระทากบั มวลของวัตถุ เพ่ือดงึ ดดู วตั ถุนัน้ เข้าส่ศู ูนย์กลาง ของโลก นา้ หนกั ของวตั ถุ เกดิ จากความเร่งเน่ืองจากความโน้มถว่ งของโลกมากกระทาต่อวัตถุ 10. แรงกริ ยิ าและแรงปฏกิ ริ ยิ า 10.1 แรงกิรยิ า คอื แรงท่ีกระทาต่อวัตถุที่จุดจดุ หน่งึ อาจเป็นแรงเพยี งแรงเดยี วหรอื แรงลพั ธ์ของ แรงยอ่ ยกไ็ ด้ 10.2 แรงปฏกิ ิรยิ า คอื แรงทกี่ ระทาตอบโตต้ ่อแรงกิริยาที่จุดเดียวกนั โดยมีขนาดเท่ากบั แรงกิริยา แตท่ ศิ ทางของแรงทัง้ สองจะตรงข้ามกนั แรงเสียดทาน แรงเสียดทาน คอื แรงที่ตา้ นการเคลือ่ นที่ของวัตถุซงึ่ เกิดขึ้นระหว่างผวิ สัมผสั ของวตั ถุ เกดิ ขึน้ ท้ังวตั ถทุ ี่ เคล่ือนทแ่ี ละไม่เคล่อื นท่ี และจะมที ิศทางตรงกันขา้ มกบั การเคลอ่ื นท่ีของวัตถุ แรงเสยี ดทานมี 2 ประเภท คือ 1. แรงเสยี ดทานสถิต คอื แรงเสยี ดทานที่เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวตั ถุในสภาวะที่วตั ถุได้รับแรงกระทาแล้ว อยู่น่งิ 2. แรงเสียดทานจลน์ คือ แรงเสยี ดทานท่ีเกิดขึ้นระหวา่ งผวิ สัมผัสของวัตถุในสภาวะทวี่ ัตถุไดร้ บั แรงกระทาแล้ว เกดิ การเคลอ่ื นท่ีด้วยความเร็วคงที่

ห น ้า | 13 การลดและเพ่มิ แรงเสียดทาน การลดแรงเสยี ดทาน สามารถทาไดห้ ลายวธิ ี 1. การขัดถผู วิ วัตถุใหเ้ รียบและลื่น 2. การใช้สารล่อล่ืน เช่น น้ามนั 3. การใช้อุปกรณ์ต่างๆ เชน่ ลอ้ ตลับลกู ปืน และบุช 4. ลดแรงกดระหวา่ งผวิ สัมผสั เช่น ลดจานวนส่ิงทบ่ี รรทกุ ให้นอ้ ยลง 5. ออกแบบรูปร่างยานพาหนะให้อากาศไหลผ่านได้ดี การเพ่มิ แรงเสียดทาน สามารถทาได้หลายวธิ ี 1. การทาลวดลาย เพอ่ื ใหผ้ วิ ขรุขระ 2. การเพ่มิ ผวิ สัมผัส เชน่ การออกแบบหน้ายางรถยนตใ์ ห้มีหนา้ กวา้ งพอเหมาะ ประโยชน์ของแรงเสยี ดทาน 1. ชว่ ยใหร้ ถเคลื่อนที่ไปขา้ งหน้าได้ ยางรถจงึ มีรอ่ งยางชว่ ยเพมิ่ ประสทิ ธภิ าพการยดึ เกาะถนนท่เี รียกว่าดอกยาง 2. ช่วยให้รถถอยหลังได้ ยางรถยนต์จึงมีลวดลายดอกยางเพือ่ ชว่ ยในการยดึ เกาะถนน 3. การเดนิ บนพ้ืนตอ้ งอาศยั แรงเสยี ดทาน จึงควรใช้รองเท้าทีม่ ีพื้นเปน็ ยางและมลี วดลายขรขุ ระ ไมค่ วรใช้ รองเทา้ แบบพ้ืนเรียบ แรงเสยี ดทานนอ้ ยจะทาให้ลืน่ 4. นกั ว่ิงเรว็ ที่ใชร้ องเท้าพ้นื ตะปู เพ่อื เพ่มิ แรงเสยี ดทาน ทาให้มแี รงยดึ เกาะกับพ้ืนผิวลูว่ ิง่ ช่วยให้ว่ิงได้เร็วขึ้น

ห น ้า | 14 ใบความรู้ท่ี 2 เร่ือง กฎการเคลอื่ นที่ของนิวตนั กฎการเคลื่อนท่ีของนวิ ตนั เซอร์ไอแซก นิวตนั (Sir Issac Newton) นักฟิสกิ ส์ ชาวองั กฤษ ไดส้ รุปเก่ยี วกับการเคลือ่ นทข่ี องวัตถุ ทง้ั ที่อย่ใู นสภาพอย่นู ่ิงและในสภาพ เคลื่อนท่เี ปน็ กฎการเคล่ือนทขี่ องนิวตัน ซ่งึ สามารถทาใหเ้ ราเข้าใจการ เคลื่อนทตี่ ่างๆ ได้ทัง้ หมด กฎของนวิ ตนั มี 3 ข้อ ไดแ้ ก่ 1. กฎการเคลือ่ นท่ีขอ้ ท่ีหนึ่งของนิวตนั หรอื อาจเรยี ก ว่า กฎแหง่ ความเฉื่อย (inertia law) กลา่ วว่า \"วตั ถจุ ะคงสภาพอยู่นิง่ หรอื สภาพเคล่อื นท่ีดว้ ยความเร็วคงตวั ในแนวตรง นอกจากจะมีแรงลัพธซ์ งึ่ มคี า่ ไมเ่ ป็น ศูนย์มากระทา\" หรอื สรปุ เปน็ สมการ ดงั น้ี จากกฎการเคล่อื นทข่ี ้อท่ี 1 ของนิวตันอธบิ ายได้วา่ ถา้ มวี ัตถวุ างนงิ่ อย่บู นพนื้ ราบแลว้ ไม่มแี รงใดมา กระทาต่อวัตถุ วัตถุกย็ ังคงอยนู่ ่ิงเช่นเดมิ ต่อไป หรือถา้ มแี รงสองแรงมากระทาต่อวัตถโุ ดยแรงท้ังสองมขี นาด เทา่ กันแตท่ ิศทางตรง ขา้ มกันจะพบวา่ วตั ถยุ ังคงหยุดน่งิ เช่นเดิม จึงสรปุ ได้วา่ \"วัตถุทอ่ี ย่นู ิง่ ถ้าไม่มีแรงภายนอก อ่นื ใดมากระทาตอ่ วัตถหุ รือมีแรงภายนอกหลายแรงมากระทาตอ่ วตั ถุ แตแ่ รงลพั ธ์เหลา่ น้ันเป็นศนู ย์แล้ววัตถุนน้ั ยังคงรกั ษาสภาพนิ่งไวอ้ ย่าง เดมิ \" ดังรปู หรือถา้ พิจารณาวตั ถุท่ีกาลังเคลอ่ื นท่ีบนพื้นระดบั ราบล่ืนซึ่งไม่มีแรงภาย นอกใดมากระทาต่อวัตถุ วตั ถุ กจ็ ะรกั ษาสภาพการเคล่อื นท่ีดว้ ยความเร็วคงตวั ค่าหนง่ึ หรือถา้ ใหแ้ รงสองแรงมากระทาตอ่ วัตถขุ ณะวัตถุกาลงั เคลอ่ื นท่ี โดยแรงทั้งสองมขี นาดเทา่ กนั แตม่ ีทิศทางตรงขา้ มกัน จะพบวา่ วตั ถยุ ังคงรกั ษาสภาพการเคล่อื นท่ดี ้วย ความเรว็ คงตวั นัน้ ต่อไป จึงสรุปไดว้ ่า \" วัตถุท่ีกาลังเคล่อื นท่ีดว้ ยความเรว็ ค่าหนง่ึ ถา้ ไมม่ แี รงภายนอกมากระทาตอ่ วตั ถุ หรอื ถ้ามีแรงภายนอกหลายแรงมากระทาต่อวัตถุแตแ่ รงลพั ธข์ องแรงเหลา่ นนั้ เปน็ ศูนยแ์ ลว้ วัตถนุ ั้นยงั คง รักษาสภาพการเคลอื่ นท่ดี ้วยความเรว็ คงตวั น้นั ตลอดไป\" ดังรูป

ห น ้า | 15 จากท่กี ลา่ วมาแล้วขา้ งตน้ สามารถสรุปได้ว่า \"ถา้ แรงลัพธท์ ่ีกระทาต่อวัตถเุ ป็นศนู ยว์ ัตถจุ ะไม่เปลยี่ น สภาพการเคลื่อนที่ กลา่ วคือ ถ้าเดมิ วตั ถุอยู่นงิ่ กจ็ ะอยู่นิ่งตลอดไปแตถ่ า้ เดมิ วตั ถุกาลงั เคลอ่ื นท่ีอยู่ ด้วยความเรว็ คา่ หนึง่ วตั ถนุ น้ั ก็จะยงั คงเคล่อื นท่ตี ่อไปในแนวตรงตามทิศทาง เดมิ ดว้ ยความเร็วคงตวั นั้นตลอดไป\" 2. กฎการเคลื่อนทข่ี ้อทีส่ องของนวิ ตัน หรอื อาจเรยี กวา่ กฎแห่งความเรง่ ถ้ามวลของวตั ถุคงตวั แต่ เปลีย่ นขนาดของแรง (F) ใหม้ ากข้นึ ความเร่ง (a) ของวัตถุก็จะมากขน้ึ ดว้ ยจงึ สรุปได้ว่า ขนาดของความเรง่ แปร ผันตรงกบั ขนาดของแรงลัพธท์ ่กี ระทาตอ่ วัตถุ เมอ่ื มวลคงตัวเขยี นเปน็ สัญลกั ษณ์ไดว้ ่า และถา้ แรงลพั ธ์ (F) ทีก่ ระทาตอ่ วตั ถุคงตัว แตถ่ ้าเปลีย่ นมวล (m)ใหม้ ากขึน้ ความเร่ง (a) ของวตั ถกุ ็จะลดลง จงึ สรุปไดว้ ่า ขนาดของความเร่งแปรผกผนั กับมวลของวตั ถุ เขียนเปน็ สญั ลกั ษณ์ไดว้ ่า จากข้างต้นสรปุ ไดว้ ่า ความเร่ง (a) เป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรง (F) ดังนั้นอัตราส่วนของแรงกบั ความเรง่ จะเป็น คา่ คงทีซ่ ึง่ ตรงกับมวล (m) ของวตั ถุ เขียนเปน็ ความสมั พนั ธจ์ ะได้ ดังนัน้ จงึ สรุปเป็นกฎขอ้ ท่สี องของนิวตัน ได้ว่า \"เมอ่ื มแี รงลพั ธซ์ ึง่ มีขนาดไม่เป็นศูนยม์ ากระทาต่อ วัตถุ จะทาให้วัตถุเกิดความเรง่ ในทิศเดียวกบั แรงลัพธท์ ี่มากระทา และขนาดของความเร่งจะแปรผนั ตรงกับ ขนาดของแรงลัพธ์และจะแปรผกผนั กบั มวลของ วัตถุ\"

ห น ้า | 16 ตัวอย่างที่ 1 ถ้าออกแรง 8 นวิ ตนั กระทากับวัตถุมวล 32 กิโลกรมั วตั ถุจะมีความเร่งเท่าใด ตอบ ตัวอย่างท่ี 2 มวล 10 กิโลกรัม ตอ้ งการใหเ้ คลอ่ื นที่ดว้ ยความเรง่ 6 เมตรต่อวนิ าทกี าลังสอง จะตอ้ งออกแรง กระทาเท่าใด ตอบ 3. กฎการเคลอ่ื นทข่ี อ้ ท่สี ามของนิวตนั จากกฎการเคลอ่ื น ท่ีข้อที่หนง่ึ และสองของนิวตันจะอธิบาย สภาพการเคลอ่ื นทข่ี องวตั ถุเม่ือมีแรง ภายนอกมากระทาตอ่ วัตถุ ซึ่งจากการศกึ ษาในขณะที่มแี รงมากระทาตอ่ วตั ถุ วัตถจุ ะออกแรงโต้ตอบต่อแรงทม่ี ากระทานนั้ ด้วย เชน่ เมอื่ เราออกแรงดึงเครื่องช่งั สปริง เราจะรู้สกึ วา่ เคร่ือง ชง่ั สปริงกด็ ึงมอื เราดว้ ยและยง่ิ เราออกแรงดึงเครื่อง ช่ังสปริงด้วยแรงมากขน้ึ เทา่ ใดเรากจ็ ะรู้สึกวา่ เครอื่ งชั่งสปรงิ ย่ิงดงึ มือ เราไปมากข้ึนเทา่ นนั้ ดงั รูป จากตวั อยา่ งจะพบวา่ เมื่อมีแรงกระทาต่อวตั ถหุ นง่ึ วัตถุนั้นก็จะออกแรงโตต้ อบในทิศทางตรงขา้ มกบั แรงท่ีมากระทา ซ่งึ แรงทั้งสองแรงน้จี ะเกดิ ขนึ้ พรอ้ มกนั เสมอ เราเรยี กแรงทีม่ ากระทาตอ่ วัตถวุ า่ \"แรงกริ ิยา\" (action force) และเรียกแรงท่ีวัตถุโตต้ อบต่อแรงทีม่ ากระทาวา่ \"แรงปฏิกิริยา\" (reaction force) แรงท้งั สองน้จี ึงเรียกรวมกนั วา่ \"แรงกิรยิ า-แรงปฏิกิริยา\" (action-reaction) จงึ สรปุ ความสมั พนั ธ์ระหวา่ งแรงกริ ิยา กับแรงปฏกิ ริ ยิ าไดเ้ ป็นกฎการเคลอ่ื นท่ี ข้อท่ี 3 ของนิวตัน ไดว้ า่ \"แรงกิริยาทุกแรงตอ้ งมแี รงปฏกิ ิรยิ าซ่ึงมขี นาด

ห น ้า | 17 เทา่ กันและทศิ ทางตรงข้ามกัน เสมอ\"หรือ action = reaction หมายความว่า เม่อื มแี รงกริ ยิ ากระทาตอ่ วัตถุใดก็ จะมแี รงปฏิกิริยาจากวัตถนุ น้ั โดยมขี นาด แรงเท่ากนั แตก่ ระทากบั วัตถุคนละกอ้ นเสมอ จึงนาแรงกริ ิยามาหักล้าง กับแรงปฏิกริ ิยาไม่ได้ เช่น กรณรี ถชนสนุ ัข แรงกิรยิ า คอื แรงทรี่ ถชนสนุ ัข จงึ ทาให้สุนัขกระเดน็ ไป ใน ขณะเดียวกันจะมีแรงปฏิกิริยา ซ่งึ เป็นแรงที่สนุ ัขชนรถ จึงทาใหร้ ถบุบ จะเหน็ ว่าเสยี หายทง้ั 2 ฝา่ ย แสดงว่าแรง ไมห่ ักลา้ งกัน ดงั รูป ขอ้ ควรจำ ลักษณะสำคัญของแรงกิริยำแรงปฏกิ ิริยำ 1. จะเกิดข้นึ พรอ้ มๆกนั เสมอ 2. มขี นำดเทำ่ กัน 3. มีทศิ ทำงตรงข้ำมกนั 4. กระทำต่อวัตถคุ นละกอ้ น รปู รถชนสุนัข

ห น ้า | 18 ใบความรู้ที่ 3 เร่อื ง ลกั ษณะการเคลื่อนท่ีแบบต่างๆ ในชีวิตประจาวัน ลกั ษณะของการเคลอื่ นท่ี แบง่ ออกเปน็ 4 ลกั ษณะ ดังนี้ 1. การเคลอ่ื นท่เี ปน็ แนวเสน้ ตรง ลกั ษณะของการเคลื่อนทแี่ บบนี้เปน็ พื้นฐานของการเคลอ่ื นที่ เพราะทศิ ทางการเคลอ่ื นที่จะมที ศิ ทางเดียว แต่อาจจะเคล่ือนท่ีไป-กลบั ได้ รปู แบบการเคลื่อนท่ีอาจจะแตกตา่ งกันออกไป ตวั อย่างเช่น การเคลอื่ นทข่ี องรถไฟบนราง การเคล่ือนทข่ี องรถบนถนนทีเ่ ปน็ แนวเส้นตรง 2. การเคล่ือนทแี่ บบโพรเจกไทล์ ลักษณะของการเคลอ่ื นที่เปน็ แนววิถีโคง้ เปน็ การผสมระหวา่ งการเคลือ่ นที่ในแนวราบและแนวด่ิง เชน่ การเตะฟุตบอล การยงิ จรวดขวดนา้ ดอกไมไ้ ฟ นา้ พุ เปน็ ตน้ การเคลื่อนทแี่ บบโพรเจกไทล์ (แนววิถีโคง้ )

ห น ้า | 19 3. การเคลอ่ื นทแี่ บบวงกลม เป็นการเคล่ือนที่ของวัตถุรอบจุด ๆ หน่ึง โดยมีรัศมีคงท่ี การเคล่ือนท่ีเป็นวงกลม ทิศทางของการ เคล่ือนที่จะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ความเร็วของวตั ถุจะเปลี่ยนไปตลอดเวลา ทิศของแรงที่กระทาจะตง้ั ฉากกับ ทิศของการเคล่ือนท่ี แรงท่ีกระทาต่อวัตถุจะมีทิศทางเข้าสู่ศูนย์กลาง เราจึงเรียกว่า “แรงสู่ศูนย์กลาง” ใน ขณะเดียวกัน จะมีแรงต้านที่ไม่ให้วัตถุเข้าสู่ศูนย์กลาง เราเรียกว่า “แรงหนีศูนย์กลาง” แรงหนีศูนย์กลางจะ เทา่ กับแรงสู่ศนู ย์กลาง แตท่ ิศทางตรงกันขา้ ม วัตถุจึงจะเคลอ่ื นทีเ่ ปน็ วงกลมได้ เช่น ชิงชา้ สวรรค์ รถไต่ถัง เปน็ ตน้ การเคลอื่ นทแ่ี บบวงกลม 4. การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนกิ เป็นการเคลอ่ื นทแี่ บบกลับไป-กลับมาซา้ รอยเดิม โดยผ่านตาแหนง่ สมดุลอยู่ตรงกลาง เชน่ การแกวง่ ของชิงชา้ การแกวง่ ของลกู ตุ้ม การสั่นและแกวง่ ของวัตถุ

ห น ้า | 20 ใบความรูส้ าหรบั ผู้รบั บรกิ าร เรือ่ ง แรงและการเคล่อื นที่ วตั ถปุ ระสงค์ เมือ่ สน้ิ สุดแผนการจดั กจิ กรรมการเรียนรนู้ ้แี ลว้ ผู้รบั บรกิ ารสามารถ 1. อธิบายแรงและการนาไปใช้ประโยชน์ 2. อธิบายลกั ษณะของการเคลอื่ นท่แี บบตา่ ง ๆ ในชีวติ ประจาวนั 3. สร้างส่ิงประดษิ ฐร์ ถพลงั งานไฟฟา้ 4. เหน็ ความสาคญั ของแรงและการเคล่อื นที่ เนื้อหา 1. แรงและการใชป้ ระโยชน์ 1.1 ความหมายของแรง 1.2 เวกเตอร์ของแรง 1.3 ชนดิ ของแรง 1.4 แรงเสยี ดทาน 1.5 ประโยชนข์ องแรง 2. ลักษณะของการเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ ในชีวติ ประจาวนั 3. การประดิษฐร์ ถพลงั งานไฟฟา้ วัสดุ อุปกรณ์ 1. โครงรถจาลอง 1 ชุด 2. ลอ้ และเพลา 1 ชดุ 3. ชุดเฟอื งทีม่ จี านวนฟนั ต่างกนั 4. มอเตอรข์ นาด 3,000 รอบตอ่ นาที 3 V 5. ถา่ นอลั คาไลน์ AA 6. รางถ่านแบบ 2 กอ้ น มสี วติ ซ์ เปดิ – ปดิ 7. ชดุ สารวจเฟืองขบั -เฟอื งตาม 8. ถนนจาลองเส้นทางเรียบ ระยะทาง 2.5 เมตร 9. กระดาษกาว เทปใส กาวสองหนา้ 10. คตั เตอร์ กรรไกร

ห น ้า | 21 ใบความรู้ เรื่อง แรงและการเคลือ่ นที่ แรง (force) หมายถงึ ปรมิ าณท่ีกระทาตอ่ วัตถแุ ลว้ ทาใหว้ ัตถุเปล่ียนแปลงจากสภาพเดิม แรงนอ้ี าจจะ สัมผสั กับวตั ถหุ รือไมส่ มั ผัสกบั วตั ถุก็ได้ แรงดึง แรงผลัก และแรงยก แรงพวกน้ีกระทาบนพนื้ ผิวของวตั ถุ แต่มแี รง บางชนดิ เช่น แรงแม่เหลก็ แรงทางไฟฟ้าและแรงโน้มถ่วงจะไมก่ ระทาบนผิวของวตั ถุ แต่กระทากับเนือ้ ของวตั ถุ ทุกตาแหนง่ เชน่ นา้ หนกั ของ วตั ถกุ ค็ ือ แรงดึงดดู ของโลกทกี่ ระทากบั วตั ถุโดยไม่ตอ้ งสัมผัสกบั ผิวของวัตถุเลย แรงจดั เป็นปริมาณเวกเตอร์ เพราะมที ้งั ขนาดและทศิ ทาง หน่วยของแรงในระบบเอสไอ คอื นิวตัน (N) เนื่องจาก แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ สญั ลักษณ์ทีเ่ ขียนแทนแรง คอื เวกเตอร์ของแรง ปรมิ าณบางปรมิ าณท่ีใชก้ นั อยใู่ นชวี ติ ประจาวันบอกเฉพาะขนาดเพียงอย่างเดียวก็ ไดค้ วามหมาย สมบูรณ์แลว้ แต่บางปรมิ าณจะตอ้ งบอกทั้งขนาดและทศิ ทางจึงจะไดค้ วามหมายที่สมบรู ณ์ ปริมาณในทางฟิสิกส์ แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คอื 1. ปรมิ าณสเกลาร์ (scalar quantity) คอื ปรมิ าณที่บอกแต่ขนาดอยา่ งเดยี วก็ไดค้ วามหมายที่ สมบรู ณ์ โดยไม่ต้องบอกทิศทาง เชน่ เวลา ระยะทาง มวล พลังงาน งาน ปริมาตร ฯลฯ ในการหาผลลพั ธข์ อง ปริมาณสเกลารท์ าได้โดยอาศัยหลกั ทางพชี คณิต คอื ใช้วิธีการบวก ลบ คูณ หาร 2. ปรมิ าณเวกเตอร์ (vector quantity) คือ ปริมาณท่ีตอ้ งการบอกทั้งขนาดและทศิ ทางจึงจะได้ ความหมายท่ีสมบรู ณ์ เชน่ ความเร็ว ความเรง่ การกระจัด โมเมนตัม แรง ฯลฯ ผลของแรงลัพธต์ อ่ การเคลื่อนทข่ี องวัตถุ วัตถุตา่ งๆ เมือ่ มแี รงมากระทา วัตถุจะมีการเปลี่ยนแปลงสภาพเดมิ ใน 3 ลักษณะ คือ 1. มีการเปลย่ี นแปลงตาแหนง่ 2. มกี ารเปลย่ี นแปลงความเร็ว 3. มกี ารเปล่ยี นแปลงรปู ร่างและขนาด เมื่อแรงท่ีกระทบตอ่ วัตถแุ ตกต่างกัน ย่อมทาให้ผลของการเปลย่ี นแปลงแตกต่างกนั ไปด้วย ถ้าแรงท่ี กระทามีค่ามาก การเปลยี่ นแปลงซง่ึ เป็นผลของแรงนน้ั ย่อมมกี ารเปลยี่ นแปลงมากดว้ ย ในชีวิตประจาวัน การทว่ี ตั ถุมกี ารเปล่ียนแปลงตา่ งๆ จะเกดิ จากอิทธพิ ลของแรง แรงท่พี บตามธรรมชาตมิ อี ยู่ มากมายหลายชนิด ซ่งึ กม็ ผี ลต่อการเปล่ยี นแปลงของวัตถุได้แตกตา่ งกัน ชนดิ ของแรง 1. แรงยอ่ ย คอื แรงที่เปน็ สว่ นประกอบของแรงลพั ธ์ 2. แรงลัพธ์ คือ แรงรวมซงึ่ เปน็ ผลรวมของแรงยอ่ ย ซึง่ จะต้องเปน็ การรวมกนั แบบปรมิ าณเวกเตอร์ 3. แรงขนาน คือ แรงท่ที มี่ ที ิศทางขนานกนั ซง่ึ อาจกระทาทีจ่ ดุ เดียวกันหรอื ต่างจดุ กันก็ได้ มีอยู่ 2 ชนดิ - แรงขนานพวกเดยี วกัน หมายถงึ แรงขนานท่มี ีทศิ ทางไปทางเดยี วกนั

ห น ้า | 22 - แรงขนานตา่ งพวกกนั หมายถงึ แรงขนานท่มี ที ิศทางตรงขา้ มกนั 4. แรงหมุน หมายถงึ แรงที่กระทาตอ่ วัตถุ ทาให้วัตถุเคล่อื นทโี่ ดยหมุนรอบจุดหมุน ผลของการหมนุ ของ เรียกว่า โมเมนต์ เช่น การปดิ -เปิด ประตหู น้าตา่ ง 5. แรงคู่ควบ คือ แรงขนานต่างพวกกันคูห่ นงึ่ ทม่ี ีขนาดเท่ากนั แรงลพั ธม์ ีค่าเป็นศนู ย์ และวัตถทุ ี่ถูกแรงคูค่ วบ กระทา 1 ค่กู ระทา จะไมอ่ ยู่นงิ่ แต่จะเกดิ แรงหมุน 6. แรงดึง คือ แรงที่เกิดจากการเกรง็ ตวั เพอื่ ตอ่ ตา้ นแรงกระทาของวัตถุ เปน็ แรงทเ่ี กิดในวตั ถทุ ่ีลักษณะยาวๆ เช่น เสน้ เชอื ก เสน้ ลวด 7. แรงสศู่ ูนยก์ ลาง หมายถึง แรงทมี่ ที ิศเข้าสู่ศูนย์กลางของวงกลมหรอื ทรงกลมอนั หนง่ึ ๆ เสมอ 8. แรงตา้ น คอื แรงที่มีทิศทางต่อต้านการเคลอื่ นทหี่ รอื ทศิ ทางตรงขา้ มกับแรงทพ่ี ยายามจะทาให้วัตถุเกิดการ เคล่ือนที่ เช่น แรงต้านของอากาศ แรงเสียดทาน 9. แรงโนม้ ถ่วงของโลก คอื แรงดึงดดู ทม่ี วลของโลกกระทากบั มวลของวัตถุ เพ่ือดึงดดู วัตถนุ น้ั เขา้ สศู่ ูนยก์ ลางของ โลก นา้ หนักของวตั ถุ เกดิ จากความเรง่ เนือ่ งจากความโน้มถว่ งของโลกมากกระทาตอ่ วัตถุ 10. แรงกิรยิ าและแรงปฏกิ ิรยิ า - แรงกริ ยิ า คอื แรงทก่ี ระทาตอ่ วัตถุทจ่ี ดุ จดุ หนึง่ อาจเปน็ แรงเพียงแรงเดยี วหรอื แรงลัพธ์ของแรงยอ่ ยกไ็ ด้ - แรงปฏกิ ิริยา คือ แรงทีก่ ระทาตอบโตต้ อ่ แรงกริ ิยาท่จี ุดเดยี วกัน โดยมขี นาดเท่ากับแรงกริ ิยา แต่ทิศทางของแรง ทง้ั สองจะตรงข้ามกนั แรงเสยี ดทาน แรงเสียดทาน คือ แรงท่ีต้านการเคลื่อนทขี่ องวัตถุซง่ึ เกิดขึน้ ระหวา่ งผวิ สัมผสั ของวตั ถุ เกดิ ข้นึ ทง้ั วตั ถุที่ เคลอ่ื นที่และไมเ่ คลื่อนที่ และจะมที ิศทางตรงกันข้ามกับการเคล่อื นท่ีของวตั ถุ แรงเสียดทานมี 2 ประเภท คือ 1. แรงเสยี ดทานสถติ คือ แรงเสยี ดทานท่เี กดิ ขึ้นระหวา่ งผวิ สัมผัสของวัตถุใน สภาวะท่วี ตั ถไุ ดร้ บั แรงกระทาแลว้ อยนู่ ิ่ง 2. แรงเสยี ดทานจลน์ คอื แรงเสยี ดทานที่เกดิ ขนึ้ ระหว่างผวิ สัมผสั ของ วัตถใุ นสภาวะที่วตั ถุได้รบั แรงกระทาแลว้ เกดิ การเคลือ่ นที่ดว้ ยความเร็วคงที่ ประโยชน์ของแรงเสยี ดทาน 1. ชว่ ยให้รถเคลือ่ นทไ่ี ปข้างหนา้ ได้ ยางรถจึงมรี ่องยางชว่ ยเพม่ิ ประสทิ ธภิ าพการยึดเกาะถนนท่เี รยี กว่า ดอกยาง 2. ช่วยใหร้ ถถอยหลังได้ ยางรถยนตจ์ ึงมีลวดลายดอกยางเพื่อชว่ ยในการยึดเกาะถนน 3. การเดนิ บนพนื้ ตอ้ งอาศัยแรงเสยี ดทาน จงึ ควรใชร้ องเทา้ ท่ีมพี ้นื เป็นยางและมีลวดลายขรขุ ระ ไมค่ วรใช้รองเท้า แบบพ้นื เรียบ แรงเสียดทานน้อยจะทาใหล้ ่ืน 4. นักว่งิ เรว็ ทใี่ ชร้ องเท้าพ้ืนตะปู เพ่อื เพมิ่ แรงเสียดทาน ทาใหม้ แี รงยดึ เกาะกับพน้ื ผวิ ลวู่ ่งิ ชว่ ยใหว้ ิ่งไดเ้ รว็ ข้นึ

ห น ้า | 23 ลกั ษณะของการเคล่อื นที่ แบ่งออกเป็น 4 ลกั ษณะ ดังน้ี 1. การเคล่อื นท่เี ปน็ แนวเสน้ ตรง ลักษณะของการเคลอ่ื นทแี่ บบนี้เปน็ พ้ืนฐานของการเคล่ือนที่ เพราะทศิ ทางการเคล่ือนทีจ่ ะมีทิศทางเดียว แต่อาจจะเคลือ่ นท่ไี ป-กลับได้ รปู แบบการเคลอื่ นทอ่ี าจจะแตกตา่ งกนั ออกไป ตวั อย่างเช่น การเคลือ่ นทข่ี องรถไฟบนราง การเคลื่อนท่ีของรถบนถนนทเี่ ปน็ แนว เสน้ ตรง 2. การเคล่อื นทแ่ี บบโพรเจกไทล์ ลกั ษณะของการเคล่ือนทเ่ี ปน็ แนววิถีโคง้ เป็นการผสมระหว่างการเคล่ือนท่ใี นแนวราบและแนวด่งิ เช่น การเตะฟตุ บอล การยงิ จรวดขวดน้า ดอกไม้ไฟ นา้ พุ เปน็ ตน้ การเคลื่อนทีแ่ บบโพรเจกไทล์ (แนววถิ ีโคง้ ) 3. การเคลื่อนทแี่ บบวงกลม เปน็ การเคล่อื นทีข่ องวตั ถุรอบจุดๆหน่ึง โดยมรี ัศมคี งที่ การเคลื่อนทเี่ ปน็ วงกลม ทศิ ทางของการเคลื่อนท่ี จะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ความเร็วของวัตถุจะเปล่ียนไปตลอดเวลา ทิศของแรงท่ีกระทาจะต้ังฉากกับทิศของ การเคล่ือนที่ แรงที่กระทาต่อวัตถุจะมีทิศทางเข้าสู่ศูนย์กลาง เราจึงเรียกวา่ “แรงสู่ศูนย์กลาง” ในขณะเดียวกัน จะมีแรงต้านท่ีไม่ให้วัตถุเข้าสู่ศูนย์กลาง เราเรียกว่า “แรงหนีศูนย์กลาง” แรงหนีศูนย์กลางจะเท่ากับแรงสู่ ศูนย์กลาง แตท่ ิศทางตรงกันขา้ ม วตั ถจุ ึงจะเคล่อื นทเี่ ปน็ วงกลมได้ เช่น ชงิ ช้าสวรรค์ รถไต่ถงั เปน็ ตน้ การเคล่อื นทแ่ี บบวงกลม

ห น ้า | 24 4. การเคลือ่ นท่แี บบฮารม์ อนกิ เป็นการเคลอ่ื นทีแ่ บบกลบั ไป-กลบั มาซา้ รอยเดมิ โดยผ่านตาแหน่งสมดุลอยูต่ รงกลาง เชน่ การแกว่ง ของชิงชา้ การแกวง่ ของลกู ตุ้ม การสนั่ และแกว่งของวตั ถุ

ห น ้า | 25 ใบกิจกรรม เร่อื ง แรงและการเคลอ่ื นท่ี วตั ถุประสงค์ เมอ่ื ส้นิ สดุ แผนการจัดกจิ กรรมการเรียนรู้นแี้ ลว้ ผู้รับบริการสามารถ 1. อธิบายแรงและการนาไปใช้ประโยชน์ 2. อธิบายลกั ษณะของการเคล่อื นที่แบบตา่ ง ๆ ในชีวติ ประจาวนั 3. สรา้ งส่ิงประดิษฐร์ ถพลังงานไฟฟ้า 4. เหน็ ความสาคญั ของแรงและการเคล่ือนท่ี เนื้อหา 1. แรงและการใช้ประโยชน์ 1.1 ความหมายของแรง 1.2 เวกเตอรข์ องแรง 1.3 ชนดิ ของแรง 1.4 แรงเสยี ดทาน 1.5 ประโยชน์ของแรง 2. ลกั ษณะของการเคล่ือนท่ีแบบต่าง ๆ ในชวี ิตประจาวนั 3. การประดิษฐร์ ถพลังงานไฟฟ้า คาชแี้ จง รายละเอียดกิจกรรมการสร้างสง่ิ ประดิษฐ์รถพลังงานไฟฟา้ 1. แบ่งกลุม่ ผรู้ ับบรกิ ารออกเปน็ กลุ่ม ๆ ละ 5 - 10 คน 2. แจกอุปกรณใ์ หก้ ับผรู้ บั บรกิ าร 3. ใหแ้ ต่ละกลุม่ สรา้ งสงิ่ ประดิษฐ์ รถพลงั งานไฟฟา้ ตามเงือ่ นไขท่ีกาหนดดังน้ี 3.1 ให้ผูร้ ับบรกิ ารแตล่ ะกลมุ่ สรา้ งรถจาลอง ใหว้ งิ่ บนทางเรยี บ 3.2 ให้ใช้วสั ดุทมี่ ีอยู่จากดั ให้เกดิ ประโยชนส์ ูงสดุ 3.3 ใหเ้ วลาในสรา้ งสิ่งประดิษฐร์ ถพลงั งานไฟฟา้ จานวน 30 นาที 3.4 ให้นารถพลงั งานไฟฟ้าของแตล่ ะกลุม่ มาทดลองวิง่ แข่งกนั โดยเริม่ วิ่งจากจดุ เดียวกนั ระยะทางในการเคลื่อนที่ 2.5 เมตร หลังจากนน้ั ผรู้ ับบริการจับเวลา ของรถแต่ละกลมุ่ ทใ่ี ช้ใน การเคลอื่ นท่ี และบันทกึ ผลลงในใบกิจกรรม เรื่อง แรงและการเคลอ่ื นที่

ห น ้า | 26 3.5 ให้แต่ละกลุ่มวเิ คราะหห์ าความเชื่อมโยงในการนาหลกั การทางวทิ ยาศาสตร์ที่เกีย่ วกับเรือ่ ง แรงและการเคลอ่ื นที่ มาใชป้ ระโยชน์ในการสรา้ งสิง่ ประดิษฐ์รถพลังงานไฟฟา้ บนั ทกึ ผลลงใน ใบกิจกรรม เรอ่ื ง แรงและการเคล่อื นที่ 3.6 ผ้จู ดั กิจกรรมคดั เลือกกลุ่มผู้รบั บรกิ ารที่สร้างรถที่ว่ิงเรว็ ทส่ี ดุ ออกมานาเสนอ 4. ผูจ้ ัดกิจกรรมและผรู้ ับบรกิ ารสรปุ สง่ิ ทไี่ ดเ้ รียนรรู้ ่วมกนั ตารางบันทึกผล ครัง้ ท่ี ระยะทางท่รี ถเคล่อื นทไี่ ด้ (เมตร) เวลา (วนิ าท)ี หมายเหตุ 1 2 3 รวมเฉล่ีย หาอตั ราเรว็ ทรี่ ถเคลื่อนที่ได้ = _____________________ เมตร