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
ลงชื่อเข้าสู่ระบบ
ลงชื่อเข้าสู่ระบบ

  • สมัครสมาชิก
  • ลืมรหัสผ่าน
  • คำถามที่พบบ่อย
  • วีดิทัศน์
  • คลังภาพ
  • บทความ
  • โครงงาน
  • บทเรียน
  • แผนการสอน
  • E-Books
    • คู่มือครู
    • คู่มือการใช้หลักสูตร
    • ชุดสื่อ 60 พรรษา
    • หนังสือเรียน
    • Ebook อื่นๆ
  • Apps
  • เกี่ยวกับ scimath
  • ติดต่อเรา
  • สรุปข้อมูล
  • แผนผังเว็บไซต์
ลงชื่อเข้าสู่ระบบ
ลงชื่อเข้าสู่ระบบ

  • สมัครสมาชิก
  • ลืมรหัสผ่าน
  • คำถามที่พบบ่อย
  • learning space
  • ระบบอบรมครู
  • ระบบการสอบออนไลน์
  • ระบบคลังความรู้
  • สสวท.
  • สำนักงานสลากกินแบ่ง
  • วีดิทัศน์
  • คลังภาพ
  • บทความ
  • โครงงาน
  • บทเรียน
  • แผนการสอน
  • E-Books
    • คู่มือครู
    • คู่มือการใช้หลักสูตร
    • ชุดสื่อ 60 พรรษา
    • E-Books อื่นๆ
  • Apps
ลงชื่อเข้าสู่ระบบ
ลงชื่อเข้าสู่ระบบ

  • คำถามที่พบบ่อย
  • สมัครสมาชิก
  • Forgot your password?
ค้นหา
    
ค้นหาบทเรียน
กลุ่มเป้าหมาย
ระดับชั้น
สาขาวิชา/กลุ่มสาระวิชา
การกรองเปลี่ยนแปลง โปรดคลิกที่ส่งเมื่อดำเนินการเสร็จ
เลือกหมวดหมู่
    
  • บทเรียนทั้งหมด
  • ฟิสิกส์
  • เคมี
  • ชีววิทยา
  • คณิตศาสตร์
  • เทคโนโลยี
  • โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ
  • วิทยาศาสตร์ทั่วไป
  • สะเต็มศึกษา
  • อื่น ๆ

การเคลื่อนที่ในแนวตรง

โดย :
ชาญ เถาวันนี
เมื่อ :
วันพฤหัสบดี, 20 กันยายน 2561
Hits
417699

       เมื่อเวลาเปลี่ยนไปวัตถุเปลี่ยนแปลงตำแหน่งวัตถุนั้นจะมีการเคลื่อนที่  ในชีวิตประจำวันเราพบเห็นสิ่งต่าง ๆ เคลื่อนที่มากมาย เช่น รถยนต์แล่นไปมา วัตถุตกหรือกลิ้ง นกหรือแมลงบิน  ลมพัด น้ำไหล จิ้งจกหรือตุ๊กแกไต่ตามผนังหรือเพดาน โลกหมุนรอบตัวเองและหมุนรอบดวงอาทิตย์  การเคลื่อนที่ของดวงดาวและดาราจักร (Galaxy) ต่าง ๆ ในเอกภพ  หรือแม้แต่ตัวเราเองที่ต้องเดินหรือใช้ยานพาหนะเพื่อเดินทางเพื่อการดำรงชีวิต  การเคลื่อนที่จึงมีความสำคัญต่อสิ่งต่าง ๆ ในเอกภพนี้มาก 

8781 1

ภาพ บทเรียนการเคลื่อนที่ในแนวตรง
ที่มา ชาญ เถาวันนี่

       ในบทนี้เราจะศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุโดยไม่คำนึงถึงสาเหตุที่ทำให้วัตถุนั้นเคลื่อนที่ ซึ่งเราเรียกว่า “จลน์ศาสตร์ (Kinematics)” ซึ่งเป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์ที่สำคัญ   เพราะจะเป็นพื้นฐานของการศึกษาฟิสิกส์เรื่องอื่น ๆ  

1. นิยามการเคลื่อนที่

      1.1 ระยะทาง (Distance)

          จากการศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุ เช่น รถยนต์ สัตว์ วัตถุตกในอากาศ พบว่าตำแหน่งของวัตถุมีการเปลี่ยนไปจากเดิม หรือกล่าวว่าวัตถุจะเลื่อนจากตำแหน่งเดิมไปยังตำแหน่งใหม่ ซึ่งจะเรียกการเคลื่อนที่เช่นนี้ว่า การเคลื่อนที่แบบเลื่อนตำแหน่ง (translation motion) ถ้าเราทราบตำแหน่งเริ่มต้นเส้นทางการเคลื่อนที่และตำแหน่งสุดท้ายของการเคลื่อนที่ ก็จะได้ระยะทางจากความยาวตามเส้นทางการเคลื่อนที่นั้น

          ระยะทางใช้สัญลักษณ์ “s” เป็นปริมาณสเกลาร์ คือมีแต่ขนาดเพียงอย่างเดียว แต่ไม่บอกทิศทาง     มีหน่วยเป็น เมตร (m)

      1.2 การกระจัด (Displacement)

          เมื่อวัตถุมีการเคลื่อนที่จากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่ง การบอกตำแหน่งใหม่เทียบกับตำแหน่งเดิม เพื่อให้เข้าใจได้ชัดเจนต้องบอกทั้งระยะห่างและทิศทาง ปริมาณที่บอกให้ทราบถึงการเปลี่ยนตำแหน่ง เรียกว่า การกระจัด

          การกระจัด ใช้สัญลักษณ์ “ sv” เป็นปริมาณเวกเตอร์ มีหน่วยเป็น เมตร (m)

          การกระจัดหาได้จากเส้นตรง ที่เขียนหัวลูกศรกำกับโดยลากจากจุดเริ่มต้นไปยังจุดสุดท้ายของการเคลื่อนที่ ความยาวของเส้นตรงแทนขนาดของการกระจัดและทิศที่หัวลูกศรชี้จะแทนทิศของการกระจัด

      1.3 อัตราเร็ว (Speed)

          เมื่อวัตถุมีการเคลื่อนที่ ปริมาณที่บอกได้ว่าวัตถุนั้นเคลื่อนที่ได้เร็วมากหรือน้อยนั้น คือ อัตราเร็ว    ซึ่งโดยทั่วไป อัตราเร็ว หมายถึง  ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ในหนึ่งเวลา หรือ อัตราการเปลี่ยนระยะทาง อัตราเร็วเป็นปริมาณสเกลาร์ ใช้สัญลักษณ์ “ v ” มีหน่วย เมตรต่อวินาที ( m/s)

          8781 2

หรือ 8781 2

 

เมื่อ     v      คือ  อัตราเร็วของวัตถุ มีหน่วย เมตรต่อวินาที  (m / s)

          s      คือ  ระยะทางของวัตถุ มีหน่วย เมตร  (m)

          t      คือ  เวลาที่วัตถุใช้ในการเคลื่อนที่ มีหน่วย วินาที  (s)

          อัตราเร็วสามารถแบ่งออกได้ ดังนี้

1. อัตราเร็วเฉลี่ย ( Vav) คือ ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ในหนึ่งหน่วยเวลา (ในช่วงเวลาหนึ่งที่กำลังพิจารณาเท่านั้น) สามารถเขียนเป็นสมการได้

8781 4

เมื่อ

 8781 5

2. อัตราเร็วขณะใดขณะหนึ่ง ( Vt) คือ ระยะทางที่เคลื่อนที่ได้ในหนึ่งหน่วยเวลา เมื่อช่วงเวลาที่เคลื่อนที่น้อยมากๆ สามารถเขียนสมการได้

8781 6

           เมื่อ       Vt         คือ       อัตราเร็วขณะใดขณะหนึ่ง มีหน่วยเป็น เมตรต่อวินาที (m / s)

3. อัตราเร็วคงที่ ( V) คือ การบอกให้ทราบว่าวัตถุมีการเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอ ไม่ว่าจะพิจารณาในช่วงเวลาใด ๆ

           1.4 ความเร็ว (velocity)

          เมื่อวัตถุมีการเคลื่อนที่ ตำแหน่งของวัตถุจะเปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของวัตถุอาจทำให้ทราบว่าวัตถุเคลื่อนที่มีลักษณะอย่างไร โดยมีการกำหนดว่า อัตราการเปลี่ยนแปลงการกระจัด หรือ การกระจัดที่เปลี่ยนแปลงไปในหนึ่งหน่วยเวลา เรียกว่า ความเร็ว

          เนื่องจากการกระจัดเป็นปริมาณเวกเตอร์ ความเร็วจึงเป็นปริมาณเวกเตอร์ โดยหน่วยของความเร็ว คือ เมตรต่อวินาที (m / s) เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ “ V ”

8781 7

เมื่อ 

8781 8

          ความเร็วสามารถแบ่งออกได้ คือ

          1. ความเร็วขณะใดขณะหนึ่ง คือ ความเร็วที่เกิดขึ้น ณ เวลาหนึ่งของการเคลื่อนที่หรือถ้าพูดในอีกความหมายหนึ่ง คือ อัตราการเปลี่ยนแปลงการกระจัดในช่วงเวลาสั้น ๆ

          2. ความเร็วเฉลี่ย คือ อัตราการเปลี่ยนแปลงการกระจัดต่อหนึ่งหน่วยเวลา ใช้สัญลักษณ์ “ Vav ”

8781 9

เมื่อ

8781 10

         3. ความเร็วคงที่ (V) คือ วัตถุที่มีการเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอในแนวเส้นตรง ไม่ว่าจะพิจารณาในช่วงเวลาใด ๆ หาได้จากการกระจัดที่เปลี่ยนไปในเวลาหนึ่งหน่วย

          1.5 ความเร่ง (Acceleration)

          จากการศึกษาพบว่าการเคลื่อนที่ของวัตถุพบว่า ในบางครั้งอาจมีการเปลี่ยนแปลงทิศทาง           การเคลื่อนที่ การเคลื่อนที่ทีมีการเปลี่ยนแปลงขนาดหรือทิศทางของความเร็ว เรียกว่า ความเร่ง โดยทั่วไปความเร่งหมายถึง อัตราการเปลี่ยนแปลงความเร็ว หรือ ความเร็วที่เปลี่ยนไปในหนึ่งหน่วยเวลา 

          เนื่องจากความเป็นปริมารเวกเตอร์ ความเร่งจึงเป็นปริมาณเวกเตอร์ หน่วยของความเร่ง คือ เมตรต่อวินาที 2 (m/s2)

8781 11

ความเร่งอาจแบ่งได้ 3 ประเภท ดังนี้

8781 12 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ข้อควรจำ

          ความเร่งที่มีทิศเดียวกับความเร็วขณะนั้น จะทำให้ความเร็วเพิ่มขึ้น เรียกว่า “ความเร่ง” 

          ความเร่งที่มีทิศตรงข้ามกับความเร็วขณะนั้น จะทำให้ความเร็วลดลง เรียกว่า “ความหน่วง

 

2. การเคลื่อนที่เชิงเส้นด้วยความเร็วคงที่

       ถ้าเราสังเกตการเคลื่อนที่ของวัตถุต่างๆ จะพบว่าส่วนมากในขณะวัตถุเคลื่อนที่นั้น ตำแหน่งของวัตถุจะเปลี่ยนไปพร้อมกับหมุน  ดังภาพ ถ้าเราสนใจเฉพาะกรณีวัตถุขนาดเล็กและไม่สนใจการหมุนขณะเคลื่อนที่   เราเรียกการเคลื่อนที่ลักษณะนี้ว่า “การเคลื่อนที่เชิงเส้น”

8781 13

ภาพที่ 2 แสดงการเปลี่ยนตำแหน่งและหมุนของวัตถุขณะเคลื่อนที่

       ถ้าวัตถุเคลื่อนที่เชิงเส้นด้วยความเร็วคงที่   อัตราเร็วหรือขนาดความเร็วของวัตถุที่ตำแหน่งต่างๆ จะเท่ากันหมดและทิศทางเหมือนเดิมเสมอ  เส้นทางการเคลื่อนที่จะเป็นเส้นตรง   สมการการเคลื่อนที่เป็นไปตามสมการ     S = vt

       เมื่อ S คือการกระจัดในหน่วยเมตร  v คือความเร็วในหน่วยเมตรต่อวินาที ส่วน  t คือเวลาที่ผ่านไปในหน่วยวินาที  ในชีวิตประจำวันเราแทบไม่พบการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ เพราะเกิดบนพื้นโลกคงเป็นไปได้ยากมากจะเป็นได้ก็คงเป็นกรณีเครื่องบินที่บนในระดับเพดานบินคงที่ด้วยความเร็วคงที่ เท่านั้น

3. การเคลื่อนที่เชิงเส้นด้วยความเร็วไม่คงที่

     กรณีนี้ความสัมพันธ์ระหว่างการกระจัด S   ความเร็ว ณ วินาทีที่เริ่มพิจารณาหรือตำแหน่งที่เริ่มพิจารณา ซึ่งนิยมเรียกว่า “ความเร็วต้น”  u  ความเร็ว ณ วินาทีสุดท้ายที่พิจารณาหรือตำแหน่งสุดท้ายที่พิจารณา ซึ่งนิยมเรียกว่า “ความเร็วปลาย” v    ความเร่งคงที่  a  และเวลาที่ผ่านไป t    เป็นตามความสัมพันธ์ดังสมการต่อไปนี้

8781 14

     ในการแทนค่าต้องระมัดระวังว่า v , u , a , S  เป็นเวกเตอร์ซึ่งมีทั้งขนาดและทิศทาง  แต่เมื่อใช้กับการเคลื่อนที่ในแนวตรง จึงใช้เครื่องหมาย (+) และ (-) แทนทิศทางได้  

4. การเคลื่อนที่ของวัตถุภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลก

          กาลิเลโอ ได้ทำการทดลองให้เห็นว่า วัตถุที่ตกลงสู่พื้นโลกอย่างอิสระจะเคลื่อนที่ภายใต้แรงดึงดูดของโลก ต่อมานิวตันสังเกตเห็นว่า ทำไมผลแอปเปิ้ลจึงตกลงสู่พื้นดิน จนกระทั่งในที่สุดก็สามารถพิสูจน์ในเรื่อง กฎแห่งการดึงดูดระหว่างมวล ซึ่งผลแอปเปิ้ลกับโลกก็มีแรงดึงดูดระหว่างกัน โดยผลแอปเปิ้ลเมื่อหลุดจากขั้วจะเคลื่อนที่อิสระตามแรงดึงดูดนั้น         

         การเคลื่อนที่ของวัตถุภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลก หากสังเกตจะพบว่าวัตถุไม่ว่าจะมีมวลเท่าใด (ซึ่งหากมากพอแรงต้านของอากาศจะไม่มีผลกระทบมากนัก) จะตกลงสู่พื้นด้วยคงวามเร่งสม่ำเสมอ นั่นคือ ความเร่งมีค่าคงตัวและมีทิศลงในแนวดิ่งเสมอ ซึ่งการตกของวัตถุภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลก คือ การตกอย่างเสรี (free fall) โดยการเคลื่อนที่ของวัตถุจะมีความเร่งคงที่เท่ากับความเร่งเนื่องจาก แรงโน้มถ่วงของโลก ซึ่งความเร่งนี้เป็นผลจากแรงดึงดูดของโลกเนื่องจากสนามโน้มถ่วง (gravity) ค่าความเร่งเนื่องจากแรงดึงดูดของโลก ( g ) ค่ามาตรฐานคือ 9.8065  m/s2  เพื่อความสะดวกในการคำนวณจะใช้ 10  m/s2 

8781 15

ภาพที่  3         (ก) การโยนวัตถุขึ้นไป (ข) การปล่อย หรือขว้างวัตถุลงมา

สมการการเคลื่อนที่ของวัตถุภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลก จึงเป็นดังนี้

8781 16

แหล่งที่มา

สมพงษ์  ใจดี. (2540).  ฟิสิกส์ มหาวิทยาลัย 1 (พิมพ์ครั้งที่ 2).  กรุงเทพฯ : จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.

อนันตสิน เตชะกำพุช, พิศิษฐ์ รัตนวรารักษ์, และพรชัย พัชรินทร์ตนะกุล. (2541).  ฟิสิกส์ 1 (พิมพ์ครั้งที่ 10).  กรุงเทพฯ : จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.

Young, H.D., & Freedman, R.A.(2004).  University Physics with Modern Physics (11 th ed.). San Francisco : Pearson Addison Wesley.

หัวเรื่อง และคำสำคัญ
การเคลื่อนที่,ระยะทาง,อัตราเร็ว,ความเร็ว,ความเร่ง
ประเภท
Text
รูปแบบการนำเสนอ แบ่งตามผลผลิต สสวท.
สื่อสิ่งพิมพ์ในรูปแบบดิจิทัล
ลิขสิทธิ์
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)
วันที่เสร็จ
วันพุธ, 15 สิงหาคม 2561
ผู้แต่ง หรือ เจ้าของผลงาน
ชาญ เถาวันนี
สาขาวิชา/กลุ่มสาระวิชา
ฟิสิกส์
ระดับชั้น
ม.4
ม.5
ม.6
ช่วงชั้น
มัธยมศึกษาตอนปลาย
กลุ่มเป้าหมาย
ครู
นักเรียน
บุคคลทั่วไป
  • 8781 การเคลื่อนที่ในแนวตรง /lesson-physics/item/8781-2018-09-20-06-43-41
    เพิ่มในรายการโปรด
  • ให้คะแนน
    Average rating
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • Share
    • Tweet
    • Share

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. Privacy. , All Rights Reserved. 
อีเมล: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. (ให้บริการในวันและเวลาราชการเท่านั้น)