logo IPST4 IPST4
  • วีดิทัศน์
  • คลังภาพ
  • บทความ
  • โครงงาน
  • บทเรียน
  • แผนการสอน
  • E-Books
    • คู่มือครู
    • คู่มือการใช้หลักสูตร
    • ชุดสื่อ 60 พรรษา
    • หนังสือเรียน
    • Ebook อื่นๆ
  • Apps
  • เกี่ยวกับ scimath
  • ติดต่อเรา
  • สรุปข้อมูล
  • แผนผังเว็บไซต์
Login
Login / Register
  • สมัครสมาชิก
  • ลืมรหัสผ่าน
  • วีดิทัศน์
  • คลังภาพ
  • บทความ
  • โครงงาน
  • บทเรียน
  • แผนการสอน
  • E-Books
    • คู่มือครู
    • คู่มือการใช้หลักสูตร
    • ชุดสื่อ 60 พรรษา
    • หนังสือเรียน
    • Ebook อื่นๆ
  • Apps
  • เกี่ยวกับ scimath
  • ติดต่อเรา
  • สรุปข้อมูล
  • แผนผังเว็บไซต์
Login
Login / Register
  • สมัครสมาชิก
  • ลืมรหัสผ่าน
  • learning space
  • ระบบอบรมครู
  • ระบบการสอบออนไลน์
  • ระบบคลังความรู้
  • สสวท.
  • สำนักงานสลากกินแบ่ง
  • วีดิทัศน์
  • คลังภาพ
  • บทความ
  • โครงงาน
  • บทเรียน
  • แผนการสอน
  • E-Books
    • คู่มือครู
    • คู่มือการใช้หลักสูตร
    • ชุดสื่อ 60 พรรษา
    • หนังสือเรียน
    • E-Books อื่นๆ
  • Apps
Login
Login / Register
  • สมัครสมาชิก
  • ลืมรหัสผ่าน
ค้นหา
    

ค้นหาบทเรียน

กลุ่มเป้าหมาย
ระดับชั้น
สาขาวิชา/กลุ่มสาระวิชา
การกรองเปลี่ยนแปลง โปรดคลิกที่ส่งเมื่อดำเนินการเสร็จ
เลือกหมวดหมู่
    
  • บทเรียนทั้งหมด
  • ฟิสิกส์
  • เคมี
  • ชีววิทยา
  • คณิตศาสตร์
  • เทคโนโลยี
  • โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ
  • วิทยาศาสตร์ทั่วไป
  • สะเต็มศึกษา
  • อื่น ๆ
  • หน้าแรก
  • บทเรียน
  • ฟิสิกส์
  • ฟิสิกส์ของนิวตัน

ฟิสิกส์ของนิวตัน

โดย :
ปิยะ พละคช
เมื่อ :
วันอาทิตย์, 11 มิถุนายน 2560
Hits
20418

การเคลื่อนที่แบบวงกลม

ไม่ว่าในขณะที่เรากำลังนั่งนิ่งๆ หรือแม้นแต่วิ่งแข่งร้อยเมตรเป็นเส้นตรง เราก็หนีไม่พ้นการเคลื่อนที่แบบวงกลม เพราะเราอาศัยอยู่บนโลก อยู่ในระบบสุริยะ อยู่ในทางช้างเผือก และอยู่ในจักรวาลที่ทุกสรรพสิ่งล้วนหมุนวนเป็นวงกลม

ในยุคโบราณที่มนุษย์เรายังเชื่อว่าโลกแบนนั้น ดูเหมือนกับว่าชุดความคิดของเราก็ยังไม่พัฒนา จนเมื่อเปลี่ยนความคิดว่าโลกไม่ใช่จุดศูนย์กลางของจักรวาล โลกเป็นเพียงดาวดวงหนึ่งที่เคลื่อนที่รอบๆ ดวงอาทิตย์ และเซอร์ไอแซค นิวตัน สามารถอธิบายการเคลื่อนที่ของโลก ของดวงจันทร์ ได้ด้วยกฎทางฟิสิกส์ โลกเราก็เปลี่ยนไปโดยสิ้นเชิง

การเคลื่อนที่ที่สำคัญที่สุดตามกฎของนิวตัน และเป็นการเคลื่อนที่ที่ช่วยให้เกิดการปฏิวัติโลกให้เข้าสู่คลื่นลูกที่สองอย่างแท้จริง คือ การเคลื่อนที่เป็นวงกลม เครื่องจักร ยานยนต์ทุกชนิด ต้องมีการเคลื่อนที่แบบวงกลมประกอบด้วยเสมอ เช่น ข้อเหวี่ยงที่บริเวณลูกสูบ ทำหน้าที่เปลี่ยนการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงขึ้นลงของลูกสูบในกระบอกสูบ ให้เป็นการเคลื่อนที่แบบวงกลมส่งต่อไปยังเพลาและล้อให้เกิดการหมุน ไม่เพียงแต่เครื่องยนต์กลไก ต่างๆ ในระดับเล็กๆ อย่างอะตอม อิเล็กตรอนก็เคลื่อนที่เป็นวงกลมรอบนิวเคลียส หรือระดับใหญ่อย่างจักรวาล ทุกอย่างก็ตกอยู่ภายใต้อิทธิพลของการเคลื่อนที่เป็นวงกลมทั้งสิ้น อาจจะกล่าวได้ว่าการหมุนเป็นวงกลมคือสถานะที่ทำให้จักรวาลคงอยู่ได้ เมื่อใดก็ตามที่โลกหรือจักรวาลหยุดหมุน เมื่อนั้นทุกลิ่งก็อาจจะดับสิ้นไป

เราจะมาว่ากันถึงการเคลื่อนที่เป็นวงกลมตามกฎการเคลื่อนของนิวตัน

การเคลื่อนที่แบบวงกลม เกิดขึ้นเมื่อวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วในทิศทางหนึ่งๆ แต่ขณะเดียวกันก็มีแรงดึงวัตถุ โดยทิศทางของแรงที่ดึงนั้นตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของวัตถุตลอดเวลา จะทำให้เส้นทางการเคลื่อนที่ของวัตถุเปลี่ยนเป็นวงกลม โดยเราจะเรียกแรงที่คอยดึงอยู่นั้นว่า "แรงสู่ศูนย์กลาง (Fc)"

(ที่มา : http://ppbin-nysc.exteen.com/20100919/entry)

คำถามถัดมา คือ แล้วถ้าเราใช้เชือกผูกวัตถุไว้ แล้วหมุนเหวี่ยงเป็นวงกลมด้วยอัตราเร็วที่คงที่ การเคลื่อนที่ของวัตถุเป็นการเคลื่อนที่แบบมีความเร่งหรือไม่?

กฎข้อสองของนิวตัน กล่าวว่า เมื่อมีแรงมากระทำกับวัตถุ วัตถุจะเคลื่อนที่แบบมีความเร่ง ซึ่งนั่นก็หมายถึงว่า ความเร็วของวัตถุต้องเปลี่ยนไป แต่จากกรณีที่ยกขึ้นมา มีแรงตึงเชือกคอยทำต่อวัตถุตลอดเวลา แต่ทำไมวัตถุจึงมีอัตราเร็วคงที่??? หรือว่าเรากำลังค้นพบข้อเท็จจริงที่จะสามารถล้มล้างกฎของนิวตันได้??? เปล่า... มันไม่ได้เป็นอย่างนั้น เพราะจริงๆแล้ว วัตถุที่เคลื่อนที่เป็นวงกลมนั้น ทิศทางของวัตถุจะเปลี่ยนไปตลอดเวลา ความเร็วเป็นปริมาณเวกเตอร์ซึ่งมีทั้งขนาดแล้วทิศทาง ในขณะที่ขนาดของความเร็วคงที่แต่ทิศทางเปลี่ยนก็ถือว่าความเร็วของวัตถุเปลี่ยนไป ซึ่งนั่นก็คือวัตถุกำลังมีความเร่ง (ความเร่งคืออัตราการเปลี่ยนความเร็ว) ลองพิจารณารูปต่อไปนี้

[ที่มา : http://www.cpn1.go.th/media/thonburi/lesson/03_OtherMotion/content2.html]

พิจารณาช่วงเวลาที่วัตถุใช้ในการเคลื่อนที่จาก A ไป B ด้วยอัตราเร็วคงตัว จะได้

จากรูป เราหาความยาวของส่วนโค้ง AB ได้เป็น 2θr (ความยาวส่วนโค้งเท่ากับรัศมีคูณด้วยมุมที่รองรับส่วนโค้ง) ดังนั้น

สำหรับการเคลื่อนที่ของวัตถุบนส่วนโค้ง AB ความเร็วในแกน X ที่ A และที่ B จะมีค่าเท่ากันคือ

ดังนั้น ความเร่งแกน x จึงเป็นศูนย์ และเราสามารถหาความเร่งเฉลี่ยตามแนวแกน y คือayได้จาก

หรือ

เนื่องจาก Bsinθ มีทิศลง (เข้าสู่ศูนย์กลาง) จึงมีค่าเป็นลบแทนค่าจะได้

เครื่องหมายลบแสดงว่า ayความเร่งมีทิศทาง -y คือเข้าสู่จุดศูนย์กลาง เมื่อให้ θ เล็กมาก เพื่อให้จุด A และ B เข้าใกล้ตำแหน่ง C เราจะได้ sin θ ≈ θ เพราะ มี θ ค่าน้อยเข้าใกล้ศูนย์

ทิศเข้าสู่จุดศูนย์กลางวงกลม

และไม่ว่าจะย้าย C ไปอยู่ตำแหน่งใดๆ ก็จะมีเร่งทิศเข้าสู่ศูนย์กลางเสมอ

 

ตามกฎของนิวตันแสดงว่ามีแรงเข้าสู่ศูนย์กลาง Fcคือ

ข้อมูลเพิ่มเติม: กฎของนิวตันไม่สามารถคำนวณการเคลื่อนที่ของดาวพุธรอบดวงอาทิตย์ได้อย่างถูกต้อง ทั้งนี้เพราะนิวตันไม่เชื่อว่าเวลายืดหดได้ ดาวพุธอยู่ใกล้สนามความโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์มากที่สุด ความบิดเบี้ยวของเวลาบริเวณนั้นสูงกว่าจุดอื่นๆ เมื่อใช้กฎของนิวตันซึ่งเชื่อว่าเวลาคงที่ทุกจุดในจักรวาลมาคำนวณ ผลที่ได้จึงไม่ตรงกับความเป็นจริง

หัวเรื่อง และคำสำคัญ
ฟิสิกส์ของนิวตัน,การเคลื่อนที่,กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
ประเภท
Text
รูปแบบการนำเสนอ แบ่งตามผลผลิต สสวท.
สื่อสิ่งพิมพ์ในรูปแบบดิจิทัล
ลิขสิทธิ์
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)
วันที่เสร็จ
วันอาทิตย์, 11 มิถุนายน 2560
ผู้แต่ง หรือ เจ้าของผลงาน
ปิยะ พละคช
สาขาวิชา/กลุ่มสาระวิชา
ฟิสิกส์
ระดับชั้น
ม.4
ม.5
ม.6
ช่วงชั้น
มัธยมศึกษาตอนปลาย
กลุ่มเป้าหมาย
ครู
นักเรียน
  • 7232 ฟิสิกส์ของนิวตัน /lesson-physics/item/7232-2017-06-11-13-39-43
    คลิ๊กเพื่อติดตาม
    เพิ่มในรายการโปรด
  • ให้คะแนน
    คะแนนเฉลี่ย
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • Share
    • Tweet
    • Share

คุณอาจจะสนใจ
Recently added
  • e-poster ปรากฏการณ์เรือนกระจกของโลก...
  • มาทำความรู้จักกับ Beacon Technology เทคโนโลยีแห่งอนาคต...
  • สิ่งที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตและการดำรงชีวิตของมนุษย์และสัตว์...
  • วัฏจักรการปรากฏของดาว...
  • พิท แพท ผจญภัย...
อ่านต่อ..

ค้นหาบทเรียน

กลุ่มเป้าหมาย
ระดับชั้น
สาขาวิชา/กลุ่มสาระวิชา
การกรองเปลี่ยนแปลง โปรดคลิกที่ส่งเมื่อดำเนินการเสร็จ
  • บทเรียนทั้งหมด
  • ฟิสิกส์
  • เคมี
  • ชีววิทยา
  • คณิตศาสตร์
  • เทคโนโลยี
  • โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ
  • วิทยาศาสตร์ทั่วไป
  • สะเต็มศึกษา
  • อื่น ๆ
  • เกี่ยวกับ SciMath
  • ติดต่อเรา
  • สรุปข้อมูล
  • แผนผังเว็บไซต์
  • คำถามที่พบบ่อย
Scimath คลังความรู้

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) กระทรวงศึกษาธิการ เป็นหน่วยงานของรัฐที่ไม่แสวงหากำไร ได้จัดทำเว็บไซต์คลังความรู้ SciMath เพื่อส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยีทุกระดับการศึกษา โดยเน้นการศึกษาขั้นพื้นฐานเป็นหลัก หากท่านพบว่ามีข้อมูลหรือเนื้อหาใด ๆ ที่ละเมิดทรัพย์สินทางปัญญาปรากฏอยู่ในเว็บไซต์ โปรดแจ้งให้ทราบเพื่อดำเนินการแก้ปัญหาดังกล่าวโดยเร็วที่สุด

The Institute for the Promotion of Teaching Science and Technology (IPST), Ministry of Education, a non-profit organization under the Thai government, developed SciMath as a website that provides educational resources in Science, Mathematics and Technology. IPST invites visitors to use its online resources for personal, educational and other non-commercial purpose. If there are any problems, please contact us immediately.

Copyright © 2018 SCIMATH :: คลังความรู้ SciMath. Terms and Conditions. , All Rights Reserved. 
อีเมล: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. (ให้บริการในวันและเวลาราชการเท่านั้น)