60

บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
Page 2: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

บทท 3 :

แรง มวล และกฎการเคลอนทของนวตน

𝑭 = 𝒎𝒂

อาจารยณภทรษกร สารพฒนสาขาวชาฟสกส คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยราชภฏเทพสตร ลพบร

Page 3: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

แรง (Force)

แรง คอ การกระท าของวตถหนงกระท ากบอกวตถหนง เพอพยายามเปลยนสถานะของวตถนน แรงเปนปรมาณเวกเตอร ซงมทงขนาดและทศทาง

𝐹

𝑆 1 𝑆 2

Page 4: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

มวล และ น าหนก

o ปรมาณทใชบงบอกวาวตถนน หนก มากหรอนอยเพยงใ

o ในทางฟสกส ม สองปรมาณ ไ แก มวล และ น าหนก

o นยามของมวล ในทางฟสกส คอ

“ปรมาณความเฉอยทตอตานการเคลอนท” งนน วตถทมมวลมากจะเปลยนสภาพการเคลอนทไดยาก

กวาวตถทมมวลนอย

ตวอยาง งายๆทเราคนเคยเชนการเขน

รถในหางสรรพสนคา

Page 5: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

มวลและน าหนก

o “มวล(Mass) คอปรมาณของสสารทประกอบเปนวตถ”

o ดงนนมวลจงใชบอกถงปรมาณของวตถ และเปนสเกลาร

o หนวยของมวลในระบบ SI คอ กโลกรม (kilogram) : กก.

(kg)

มวลของวตถหนงๆ มคาคงทเสมอไมวามวลนจะอยทใดในจกรวาล เพราะมวลขนอยกบมวลของอะตอมและโมเลกลของวตถ

m1= m2= m3

Page 6: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

o นาหนก (weight) คอแรงโนมถวงของโลกทกระท าตอวตถ w= mg

o คาของ g มคาประมาณ 9.8 m/s2 ทระดบผวน าทะเลของโลกo w หนวยของน าหนก คอ kg.m/s2 (ซงตอมาเรยก นวตน, N) ดงนน น าหนก

ของวตถมวล 1.0 kg ทอยบนโลกคอ 9.8 N

o น าหนกเปนปรมาณเวกเตอร บงบอกถงขนาดของแรงทโลกกระท า(ดงดด) ตอวตถทมน าหนกมากแสดงวาโลกออกแรงกระท ามาก

มวลและน าหนก

ขนา ของน าหนก หาไ จาก mg และ มทศสศนยกลางโลกเสมอ

w1=mg1

w2=mg2

w3 =mg3

Page 7: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

o น าหนกของวตถไมไดมคาคงทเสมอไป ขนอยกบวาวตถนน อยทไหน เนองมาจากวาคา g มคาแตกตางกนไปแลวแตสถานท

มวลและน าหนก

w1=mg1

w2=mg2

w3 =mg3

เมอคน มวล(Mass : m) คา 60 kg อย ณ สถานทตางๆ กน

ดาวเสาร gS=11.2 m/s2

นาหนกวตถเมออยบนดาวเสารW1 = 672 N

ดวงจนทร gM=1.554 m/s2

นาหนกวตถเมออยบนดวงจนทรW2 = 93.24 N

โลก gE=9.8 m/s2

นาหนกวตถเมออยบนโลกW3 = 588 N

Page 8: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

แรง

(Force)

แรงกล

แรง

นวเคลยร

แบบเขง

แรง

นวเคลยร

แบบออน

แรง

แมเหลก

ไฟฟา

Page 9: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

แรงกล (Mechanic force)

แรงกล เปนแรงทเก ขนโ ยมวลของวตถ

แบงออกเปน 5 ประเภท

1. แรง ง ระหวางมวล

2. แรงตงผว

3. แรงพยง

4. แรงในสปรง

5. แรงเสย ทาน fk

F

1

F

2

Page 10: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

แรง ง ระหวางมวล

• F คอ แรง ง ระหวางมวล

• G คอ คาคงทของการ ง

• m1 คอ มวลของวตถกอนท 1

• m1 คอ มวลของวตถกอนท 2

• r คอ ระยะหางระหวางมวลของวตถทงสอง

แรง ง ระหวางมวล คอ แรงทเกดขนโดยมวลพยายามดงดดซงกนและกน

𝐹 =𝐺𝑚1𝑚2

𝑟2

𝑚1

𝑚2

𝑟

G = 6.67 × 10−11 Nm2/kg2

𝐹

Page 11: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

แรง ง ระหวางมวลของโมเลกลชน เ ยวกน (Cohesion force) คอแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของของเหลวชนดเดยวกนแรงนสามารถรบความเคนดง (tensile stress) ไดเลกนอย

• น ำทเปนของเหลวในแกวน ำเดยวกน• เหลกทยงเปนของแขงไมแยกจำกกน

แรง ง ระหวางโมเลกลตางชน กน (Adhesion force) คอ แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของของเหลวกบสารชนดอน เชน นากบแกว ปรอทกบแกว เปนตน

– หยดน ำฝนบนกระจกหนำรถ เวลำเรำขบรถกลำงฝนฝนหยดน ำมนบนผวน ำทไมเปนเนอเดยวกน

แรง ง ระหวางมวล

Page 12: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

น าหนก

ความเรงเนองจากแรงดงดดของโลก

𝑚1 คอ มวลของโลก

𝑚2 คอ มวลของวตถทง

𝑊 = 𝑚2𝑔 คอ น าหนกของวตถ

แรง ง ระหวางมวล

𝑊 = 𝐹 =𝐺𝑚1𝑚2

𝑅2

𝑔 =𝐺𝑚1

𝑅2= 9.8 𝑚/𝑠2

ตวเลขทว ไ บนตาชง คอ มวลของวตถ (kg) ไมใช น าหนก (N)

𝑅 คอ รศมของโลก

Page 13: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

แรงดงดดระหวางนกศกษาทมมวล 45 กโลกรม ทยนทผวโลกกบโลกมคาเทาไร? โดยใหโลกมมวล 5.98 x 1024 กโลกรม และมรศมประมาณ 6,378 กโลเมตร

mW = 45 kg

ME = 5.98 x 1024 kg

RE = 6,378 km

G = 6.67 × 10−11 Nm2/kg2

ตวอยาง

Page 14: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

นกศกษาหญงและาย มมวล 40 และ 60 กโลกรม ตามล าดบ ทงสองยนหางกน 1 เมตร นกศกษาทงสองมแรงดงดดตอกน เทาไร?

1 m

mw=40 kg

mm=60 kg

G = 6.67 × 10−11 Nm2/kg2

เรามแรงดงดดตอกนขยบเขามาใกลๆสแลวจะร..

ตวอยาง

Page 15: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

o แรงตงผว (Surface Tension) คอ เก จาก cohesion and

adhesion ไมสม ลกน เชน น าปรมถวย ฟองสบลอยในอากาศ

𝛾 =𝐹

2𝐿𝛾 คอ ความตงผว𝐹 คอ แรงตงผว𝐿 คอ ความยาวเสนสมผส

แรงกล (Mechanic force)

Page 16: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

o แรงพยง (Buoyancy) คอ เปนแรงทเก จากของไหลออกแรง นให

วตถลอยไ วยคาความเรวของการเคลอนทของวตถนน

แรงกล (Mechanic force)

Page 17: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

o แรงในสปรง (Stretching Force) เปนแรงทสปรงตานแรงจากภายนอก

เพอรกษาใหสปรงหย นง

F คอ แรงในสปรงk คอ ระยะทางทยดออกx คอ คาคงทสปรง

𝐹 = −𝑘𝑥

แรงกล (Mechanic force)

Page 18: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

o แรงสศนยกลาง (Centripetal force) คอ เปนแรงทเก ขนจาก

วตถทเคลอนทเปนวงกลม

𝐹 = 𝑚 𝑎 =𝑚 𝑣2

𝑅

แรงกล (Mechanic force)

Page 19: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

o แรงเสย ทาน Friction force คอ แรงทเก ขนระหวางผวของ

วตถ เพอตานการเคลอนทของวตถ ม 3 ระ บ

𝐹

แรงเสย ทานสถต

𝑓 𝑠 = 𝜇𝑠𝑁

1 . วตถไมเคลอนท

𝑣 = 0

𝐹

𝑣 > 0

แรงเสย ทานจลน

𝑓 𝑘 = 𝜇𝑘𝑁

2 . วตถเรมเคลอนท

3 . วตถเคลอนท

แรงกล (Mechanic force)

𝑓 𝑠 𝑓 𝑘

Page 20: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

o สมประสทธของแรงเสย ทาน ( coefficient of friction ) คอ เปน

คาตวเลขทแส งถงการเก แรงเสย ทานขนระหวางผวสมผสของวตถ 2

ชน ใชสญลกษณแทน วยตวอกษร μ (มว )

แรงกล (Mechanic force)

𝐹

แรงเสย ทานสถต

𝑓 𝑠 = 𝜇𝑠𝑁

1 . วตถไมเคลอนท

𝑣 = 0

𝐹

𝑣 > 0

แรงเสย ทานจลน

𝑓 𝑘 = 𝜇𝑘𝑁

2 . วตถเรมเคลอนท

3 . วตถเคลอนท

𝑓 𝑠 𝑓 𝑘

Page 21: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

ตารางสมประสทธความเสย ทาน

ผวสมผส mk ms

กระ กทถกหลอลน วยน าไขขอ 0.015 0.016

รองเทาบนพนน าเขง 0.05 0.1

รองเทาบนพนไม 0.7 0.9

โลหะกบโลหะ (เคลอบน ามน) 0.03 0.05

โลหะกบโลหะ (แหง) 0.3 0.6

โลหะกบไม 0.3 0.5

ไมกบไม 0.3 0.5

ยางกบคอนครตเปยก 0.5 0.7

ยางกบคอนครตเปยก 0.7 1.0

Page 22: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

กลองโลหะใบหนงมมวล 100 kg วางอยบนพนไม ถาออกแรงผลกกลองน 500 N จะท าใหกลองเรมเคลอนท จงหาสมประสทธแรงเสยดทานสถตระหวางกลองโลหะกบพนไม (ก าหนดให g = 10 m/s2)

10 kg ms = ???

ตวอยาง

500 N

fs

Page 23: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

นกศกษาจะตองออกแรงผลกกลองไมทมมวล 5 kg ดวยแรงเทาใด บนพนไม จงจะท าใหกลองใบนเคลอนท ( ก าหนดให สมประสทธแรงเสยดทานจลนระหวางกลองไมกบพนไม 𝜇𝑠 = 0.3)

ตวอยาง

5 kg

fk

F

Page 24: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

แรงตงเชอก (Tension)

แรงตงเชอก (Tension) คอ แรงทเก ขนในเสนเชอก ลว และอนๆ ซงแรงจะเก เฉพาะตามแนวเสนเชอกเทานน และมทศ พงออกจากระบบทก าลงพจารณา

เสมอ ระบบแทรกชน Traction system แส งใหเหนถงการใชเสนเชอกเปน

ตวสงผานแรง ซงในระบบกลามเนอของมนษย กมเสนเอนเปนตวสงผานแรงจาก

กลามเนอไปยงสวนตางๆของรางกาย

Page 25: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

การประยกตใแรงตงเอกในระบบ Traction

ส าหรบผ ปวยทมปญหาเรองกระดกสนหลง

ถามวลลกตม 3kg แลวแรงตงเอกมคาเทาไร

แรงตงเชอก (Tension)

Page 26: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

แรงไฟฟาสถต

(Electrostatic force)

o เปนแรงทเกดขนโดยประจไฟฟา ซงประจนดเดยวกนผลกกน และประจตางนดกนดดกน

F คอ แรงไฟฟำq1 คอ ประจไฟฟำตวท1q2 คอ ประจไฟฟำตวท2r คอ ระยะหำงระหวำงประจทงสอง𝑘

1คอ คำคงทของกำร

𝑭 =𝒌𝒒𝟏𝒒𝟐

𝒓𝟐

แรง

แรงผลก

Page 27: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

แรงแมเหลก

(Magnetic force)

o แรงนเกดจากสารทเปนแมเหลกดดสารแมเหลกได โดยทแมเหลกนนไมสญเสยอ านาจเลย ขวแมเหลกนดเดยวกนออกแรงผลกกน และขวแมเหลกตางนดกนออกแรงดดกน

F คอ แรงกลq คอ ประจไฟฟำv คอ ควำมเรวของประจไฟฟำท เคลอนทในวงจรB คอ สนำมแมเหลก

𝑭 = 𝒒𝒗 × 𝑩

Page 28: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

แรงนวเคลยร (Nuclear force)

โปรตอนอยรวมกนในนวเคลยสไดอยางไร ?

o แรงนวเคลยร คอ แรงยดเหนยวประจบวกใหรวมตวอยดวยกนซงแรงนมอ ำนำจสงกวำแรงผลกระหวำงประจ

- -n+

+n

?

Page 29: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

แรงลพธ (Resultant Force)

𝐹 1

𝐹 2

𝐹 = 𝐹 1 + 𝐹 2 + ⋯

o เมอวตถถกแรงกระท าพรอม ๆ กนมากกวาหนงแรงขนไป ผลของแรงกระท าทงหมดจะสงผลเสมอนเกดจากแรง ๆ เดยว ซงเปนผลจากการรวมกนของแรงทกแรง เราเรยกแรงทเกดจากการรวมแรงหลาย ๆ แรงนวา แรงลพธ

Page 30: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

การหาขนา ของแรงลพธ

F2x

F2y

F1x

F1y

y

x

F1F2

o แรงลพธตามแกน X คอ 𝑅 𝑥 = 𝐹 𝑥

o แรงลพธตามแกน Y คอ 𝑅 𝑦 = 𝐹 𝑦

แรงลพธ𝑅 = 𝐹 1 + 𝐹 2 + 𝐹 3 + ⋯ = 𝐹

𝑅 = 𝑅𝑥2 + 𝑅𝑦

2

o 𝑅 𝑥 = 𝐹 1𝑥 + 𝐹 2𝑥

o 𝑅 𝑦 = 𝐹 1𝑦 + 𝐹 2𝑦

Page 31: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

ใหค านวณหาขนาดและทศทางของแรงลพธทเกดจากการผลกเตยงเขนคนไขของพยาบาลสองคนในทศทางทแสดงไวดงรป

ตวอยาง

Page 32: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

กฎการเคลอนทของนวตน

Sir Isaac Newton

นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ

คนพบธร รมชา ตของกา ร เค ล อน เ ม อ

ประมาณ 300 กวาปทแลว

oกฎแรงโนมถวง เมอป 1666

oกฎการเคลอนท เมอป 1686

Page 33: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

กฎการเคลอนทขอทหนงของนวตน

o กฎการเคลอนทขอทหนงของนวตน กลาววา วตถทหยดนงจะยงคงหยดนงตอไป และวตถทก ำลงเคลอนทกจะยงคงรกษำสภำพกำรเคลอนทนน ตรำบใดท ไมมแรงมำกระท ำตอวตถ หรอ แรงทมำกระท ำนนหกลำงกนเปนศนย

o การรกษาสภาพการเคลอนทของตวเอง เรยกวา วตถมความเฉอย (Inertia) ปรมาณทแสดงใหเหนถงความเฉอยของวตถ คอ มวล (mass) มวลมาก ความเฉอยมาก รกษาสภาพการเคล อน ท ไ ด ด สภาพสมดล (Equilibrium)

กฎการเคลอนทขอทหนงของนวตน คอ 𝐹 = 0

Page 34: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

Isaac Newton (1642-1727)

𝐹 = 0

Three laws describing the relationshipbetween mass and acceleration.

Newton’s first law (law of inertia) : An object in motion with a constant velocity will continue in motion unless acted upon by some net external force.

1 𝐹 𝐴

𝐹 𝐵

Page 35: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

กฎการเคลอนทขอทหนงของนวตน

วตถมความเฉอย (Inertia)

Page 36: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

กฎการเคลอนทขอทหนงของนวตน

รกษาสภาพการเคลอนท

Page 37: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

กฎการเคลอนทขอทสองของนวตน

o กฎการเคลอนทขอทสองของนวตน กลาววา ถำมแรงมำกระท ำตอวตถ หรอแรงทมำกระท ำนนไมหกลำงกนเปนศนยวตถจะเคลอนทดวยควำมเรง

กฎการเคลอนทขอทสองของนวตน คอ 𝐹 = 𝑚 𝑎

ความเรง = แรงลพธ/มวลของวตถความเรงมทศทางตามทศของแรงลพธทมากระท า

Page 38: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

Isaac Newton (1642-1727)

𝐹 = 𝑚 𝑎 or 𝐹 =𝑑 𝑝

𝑑𝑡

Three laws describing the relationshipbetween mass and acceleration.

Newton’s second law : Introduces force (F) as responsible for the change in linear momentum (p): 2

𝐹

𝑎

𝑚

Page 39: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

กฎการเคลอนทขอทสามของนวตน

• กฎการเคลอนทขอทสามของนวตน กลาววา ทกแรงกรยาจะตองมแรงปฏกรยาซงมขนาดเทากนและมทศทางตรงขามเสมอ หรอแรงกระทาซงกนและกนของวตถทงสอง ยอมมขนาดเทากนและทศตรงขาม

กฎการเคลอนทขอทสามของนวตน คอ 𝐹 𝐴 = − 𝐹 𝑅

แรงกรยา = แรงปฏกรยา

Page 40: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

Isaac Newton (1642-1727)

𝐹𝐴 = − 𝐹𝑅

Three laws describing the relationshipbetween mass and acceleration.

Newton’s third law (law of action and reaction) : The force exerted by body 1 on body 2 is equal in magnitude and opposite in direction to the force that body 2 exerts on body 1.

3 𝑔

𝑚 𝑔

𝑁

Page 41: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

o เราจะประยกตกฏของนวตนกบวตถทงกรณวตถอยในสภาวะสม ลและวตถเคลอนท วยความเรงเงเสนดวยแรงภายนอกทคงท

o เนองจากเราโมเดลวตถเปนอนภาคดงนนจงไมค านงถงการเคลอนทแบบหมนและไมค ถงแรงเสย ทานตลอดการเคลอนท โดยทวไปจะไมค ถงมวลของเสนเชอก ลวดหรอเคเบล และประมาณการณวา ขนาดของแรงทกระท าในแตละจดบนเสนเอกเทากนตลอดทงเสน โดยค าทใแทนความหมายดงกลาวคอ เชอกเบาและไมค มวลของเชอก

o เมอน าวตถมาแขวนกบเอก เอกจะออกแรงกระท ากบวตถ T ขนาดของแรง Tเรยกวา ความตง(tension)ในเสนเอก(ความตงเปนปรมาณสเกลาร)

กฎการเคลอนทขอทสามของนวตน

Page 42: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

วตถอยในสภาวะสม ล

o ถาความเรงของวตถเปนศนย วตถอยในสภาวะสม ล

o พจารณาโคมไฟทแขวนบนเพ าน

𝑊

𝑇

o แรงลพธตามแกน Y เปน 𝐹 𝑦 = 0

ไ วา 𝑻 − 𝑾 = 0 → 𝑻 = 𝑾

T และ W ไมใชแรงคกรยา –ปฎกรยากน

Page 43: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

วตถอยในสภาวะสม ล

o ตวอยางเชน เมอออกแรงก หนงสอ

แรงลพธตามแกน Y เปน 𝐹 𝑦 = 0

ไดวา 𝑁 − 𝐹 − 𝑊 = 0

หรอ 𝑁 = 𝐹 + 𝑊𝑊𝑁

𝐹

o ไฟจลาจรมน าหนกและแขวนต กบเพ าน วยเชอก งรป

𝑇 1𝑇 2

𝑇 3จงค านวณหาแรงตงเชอก T1, T2 และ T3

Page 44: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

วตถอยในสภาวะสม ล

o จากนนแยกพจารณาเปนสม ลตามแนวแกนx และสม ลตามแนวแกนy งน

𝑇 1𝑇 2

150 𝑁

37° 53°

จงค านวณหาแรงตงเชอก T1 และ T2 เมอไฟจลาจรม

น าหนก 150 N แขวนต กบเพ าน วยเชอก

Page 45: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

วตถเคลอนท วยความเรง

o รถมวล m เคลอนทลงบนพนเอยงทท ามม กบแนวระ บ จงค านวณหา

a) จงหาความเรงของรถ ถาพนไมมความเสย ทาน

b) ถารถถกปลอยจากหย นงจากยอ พนเอยงลงมา านลางโ ยมระยะตามแนวพนเอยง

เปน d จงหาวานานเทาใ รถถงจะเคลอนลงมาถง านลางของพนเอยงและมอตราเรว

ขณะนนเทาใ

𝑚 𝑔

𝑁

𝑚 𝑔 cos 𝜃

𝑚 𝑔 sin 𝜃

Page 46: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

วตถเคลอนท วยความเรง

o วตถสองกอน มวล m1 และมวล m2 โ ย m1>m2 วางต กนบนพนลน งรป ถา

ออกแรง F คงทตามแนวระ บกระท ากบมวล m1 งรป จงหา

m1 m2F

a) ขนา ของความเรงของระบบ

b) จงหาแรงสมผสระหวางวตถทงสอง

Page 47: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

วตถเคลอนท วยความเรง

o ชายคนหนงชงน าหนกของปลา วยตาชงสปรงซง

ผกต อยกบเพ านของลฟท งรป จงแส งวาถา

ลฟทเคลอนทขนหรอลง วยความเรง a ตาชง

สปรงจะอานน าหนกของปลาไ เทาไร

T

mg

a

Page 48: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

ใหหาขนาดของแรงทผลกวตถทมมวล 500 กรม ใหเคลอนทดวยความเรง 2 เมตรตอวนาท2 บนพนททไมมความเสยดทาน

ตวอยาง

500 gF = ???

a = 2 เมตรตอวนาท2

Page 49: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

1. สมายผลกกลองใบหนงทมมวล 20 kg ใหเคลอนท โดยสมายออกแรง 5 N กลองใบนจะเคลอนทดวยความเรงเทาไร

ตวอยาง

3. ยงยทธจะออกแรงตานเทาไร ถาจะใหกลองหยดนงอยกบท

2. สมศกดเหนสมายผลกกลอง จงวยผลกดวยแรง 5 N กลองใบนจะเคลอนทดวยความเรงเทาไร

สมายออกแรง 5 นวตนสมศกดออกแรง 5 นวตน

สมายออกแรง 5 นวตน 20 kg

20 kg

สมายออกแรง 5 นวตนสมศกดออกแรง 5 นวตน 20 kg ยงยทธจะออกแรงตานเทาไร

Page 50: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

เมอใหแรงคงทกระท าตอมวลขนาดตางๆ เมอน าคาความเรง และ คาสวนกลบของมวลมาเขยนกราฟจะไดดงรป จงหาคาของแรงดงกลาวมขนาดเทาใด

ตวอยาง

a(m/s2)

1

𝑚(kg-1)

35

5

10

00.5 1 3.5

Page 51: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

กระสนมมวล 20 กรม เคลอนทดวยความเรว 500 เมตร/วนาท เขาไปในกระสอบทรายใเวลา 1.0 มลลวนาท กระสนจงหยด ถาแรงตานทานของทรายทกระท าตอกระสนมคาคงตว แรงตานทานนม คาเทาใด

ตวอยาง

u = 500 เมตร/วนาท

t = 1 มลลวนาท

Page 52: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

ายคนหนงลากกระเปามวล 5 กโลกรม ใหเลอนไปตามพนราบทไมมความฝดดวยแรง 40 นวตน โดยแรงนท ามม 30 องศากบแนวราบ กระเปาจะเลอนไปตามพนราบดายความเรงเทาไร

ตวอยาง

30o

Page 53: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

จากรปเปนขอมลจากการทดลองเรองการหาสมประสทธความเสยดทาน โดยแกนนอนเปนน าหนกถงทราย แกนตงเปนแรง F ทดง ท าใหแผนไมเคลอนทดวยความเรวคงท คาสมประสทธความเสยดทานจลนของการทดลองนมคาเทาไร

ตวอยาง

แรง ง

F (

N)

น าหนก mg (N)

16

8

0 8 16 24 32

(28,12)

(12,4)

Page 54: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

ายคนหนงมวล 60 กโลกรม ยนอยบนตางในลฟตทก าลงวงขนตางน าหนก 500 นวตน จงวเคราะหการเคลอนทของลฟต

ตวอยาง

500 นวตน

60 กโลกรมa

Page 55: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

วตถ 5 และ 10 กโลกรม ผกตดกนดวยเอกเบาวางอยบนพนราบทไมมความฝดดงรป ถาแรง F ทมคาคงทซงวตถทงสองหยดนงอยกระท าอยนาน 15 วนาท จนวตถทงสองมความเรวเปน 45 เมตรตอวนาท แรงทดงมวล 5 กโลกรม เปนเทาใด

ตวอยาง

5 kg10 kg

FT

a

Page 56: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

การประยกตใชกฎการเคลอนทของนวตนในการแกปญหาโจทย

1. ายดด าลากถงน ามนเบนซนมวล 50 kg ไปบนพนถนนดวยแรง 300 N จงหาวาถงน ามนจะเคลอนทดวยความเรงเทาใด (เมอก าหนดใหสมประสทธความเสยดทานจลน เทากบ 0.5 และ g = 10

m/s2)

Page 57: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

2. พยาบาลเขนรถเขนผ ปวย โดยออกแรงท ามม 30 องศากบแนวระดบดวยขนาด 40 N ดงรปก) ใหหาความเรงของรถเขนทมมวลรถกบมวลผ ปวยรวม 60 kg และมแรง

เสยดทาน 10N กระท าในทศตรงกนขามกบการเคลอนท

ข) ใหหาแรงตงฉากทเกดขน

ค) สมประสทธความเสยดทานจลน

การประยกตใชกฎการเคลอนทของนวตนในการแกปญหาโจทย

Page 58: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

3. กลองทงสองผกตดกนดวยเอก กลองใบแรกมมวล 1 kg ใบทสองออกแรง 2 kg สมายออกแรงขนาดหนงดงเอกท าใหกลองทงสองเคลอนทดวยความเรวคงท ใหสมประสทธแรงเสยดทานจลนพนกบกลองเปน 0.1 สมมตวาเอกทผกไมมมวล จงหา

ก) แรงทสมายออก

ข) แรงตงในเสนเอกทเอมระหวางมวลทงสอง

การประยกตใชกฎการเคลอนทของนวตนในการแกปญหาโจทย

Page 59: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

4. พจารณาระบบแทรกน ถาน าหนกถวงมขาด 20 N และมมระหวางแรงตงทงสองเปน 60 และ 30 องศา จงหาขนาดและทศทางของแรงลพธทกระท ากบขาของผ ปวย

การประยกตใชกฎการเคลอนทของนวตนในการแกปญหาโจทย

Page 60: บทที่ 3 แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน