ข้ามไปเนื้อหาหลัก
ADDIREK.learn
เริ่มเรียน
ม.4กลศาสตร์

แรงและกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันทั้งสามข้อเชื่อมโยงแรงที่กระทำต่อวัตถุเข้ากับการเคลื่อนที่ของมัน เป็นรากฐานของกลศาสตร์แบบคลาสสิกเกือบทั้งหมด

กฎข้อที่ 1: กฎความเฉื่อย

วัตถุจะรักษาสภาพนิ่งอยู่กับที่ หรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวเป็นเส้นตรง ตราบใดที่ไม่มีแรงลัพธ์ภายนอกมากระทำ

กฎข้อนี้นิยาม "กรอบอ้างอิงเฉื่อย" และอธิบายว่าเหตุใดวัตถุถึงไม่เปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่เองโดยไม่มีสาเหตุ — สิ่งที่ต้องอธิบายไม่ใช่การเคลื่อนที่คงตัว แต่คือการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่

กฎข้อที่ 2: F = ma

แรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุเท่ากับมวลคูณความเร่ง (F_net = ma) ความเร่งที่ได้จะมีทิศทางเดียวกับแรงลัพธ์เสมอ

เมื่อมีแรงหลายแรงกระทำต่อวัตถุพร้อมกัน ต้องรวมแรงแบบเวกเตอร์ก่อน (แตกแรงเป็นแนวแกน x, y แล้วรวมทีละแกน) จึงจะได้แรงลัพธ์ที่ใช้หาความเร่งได้ถูกต้อง

กฎข้อที่ 3: แรงกิริยา–ปฏิกิริยา

ทุกแรงที่วัตถุ A กระทำต่อวัตถุ B จะมีแรงขนาดเท่ากันแต่ทิศตรงข้ามที่วัตถุ B กระทำต่อวัตถุ A เสมอ

แรงคู่กิริยา–ปฏิกิริยากระทำกันคนละวัตถุเสมอ จึงไม่หักล้างกันเอง (ต่างจากแรงลัพธ์ในกฎข้อที่ 2 ซึ่งกระทำที่วัตถุเดียวกัน)

แรงเสียดทาน

แรงเสียดทานต้านการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างผิวสัมผัสสองผิว มีค่าประมาณ f = μN โดย N คือแรงปกติและ μ คือสัมประสิทธิ์ความเสียดทาน

แรงเสียดทานสถิต (วัตถุยังไม่เคลื่อนที่) มีค่าสูงสุดมากกว่าแรงเสียดทานจลน์ (วัตถุกำลังเคลื่อนที่อยู่) เล็กน้อยเสมอ — จึงต้องออกแรงมากกว่าเพื่อเริ่มขยับวัตถุ เทียบกับแรงที่ใช้ประคองให้มันเคลื่อนที่ต่อ

แรงบนพื้นเอียง

เมื่อวัตถุอยู่บนพื้นเอียงทำมุม θ กับแนวราบ ให้แตกน้ำหนัก mg ออกเป็นสองแนว: mg sinθ ตามแนวพื้นเอียง (ดึงวัตถุลง) และ mg cosθ ตั้งฉากกับพื้นเอียง (สมดุลกับแรงปกติ N)

ถ้าไม่มีแรงเสียดทาน ความเร่งของวัตถุที่ไถลลงตามพื้นเอียงคือ a = g sinθ — ไม่ขึ้นกับมวลของวัตถุเลย

สูตรสำคัญ
กฎข้อที่ 2 ของนิวตัน
F_net = ma
แรงเสียดทาน
f = μN
น้ำหนัก
w = mg
ความเร่งบนพื้นเอียง (ไม่มีแรงเสียดทาน)
a = g sin θ
ลองเล่น simulation
แรงปกติ N
17.0 N
แรงเสียดทาน f
3.4 N
ความเร่ง a
3.20 m/s²
สถานะ
ไถล
พื้นเอียง

พร้อมฝึกทำโจทย์แล้ว?

ข้อสอบ 6 ข้อ ให้คะแนนทันทีพร้อมเฉลย

ทำข้อสอบบทนี้