รูปการใช้มือผลักกำแพง

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

      เราจะใช้เทอมเหล่านี้เพื่อความสะดวกในทุกกรณี แรงกิริยา กับแรงปฏิกิริยาที่กระทำบนวัตถุจะมีทิศทางที่ต่างกัน แต่ต้องเป็นแรงชนิดเดียวกัน เช่น แรงโน้มถ่วง, ไฟฟ้า ฯลฯ 

รูปแรงโน้มถ่วง โลกที่กระทำกับคน และคนกระทำกับโลก

ยกตัวอย่าง แรงกระทำในวัตถุที่ตกอย่างอิสระก็คือแรงโน้มถ่วงของโลก กระทำโดยส่วนโค้งของโลก F₁₂  = F_Ep  (E = โลก, p = ส่วนโค้งโลก (Projectile)) ส่วนขนาดของแรงนี้ก็คือ mg

ปฏิกิริยาของแรงกระทำนี้ก็คือ แรงโน้มถ่วงกระทำจากส่วนโค้งของโลก

F_pE = -F_Ep

แรงกิริยา F_pE ต้องเร่งโลกที่มีต่อส่วนโค้งของแรงกิริยา F_Ep  เป็นการเร่งส่วนโค้งที่มีต่อโลก เพราะว่าโลกมีมวลมาก ทำให้ความเร่งของมันเนื่องจากแรงปฏิกิริยาจึงมีขนาดเล็ก (เมื่อเทียบกับโลก) มาก ๆ จึงอาจตัดทิ้งได้

      มาลองดูคอมพิวเตอร์ที่อยู่บนโต๊ะในรูปด้านล่าง

รูปเปรียบกับตัวอย่างจอคอมพิวเตอร์

รูป a) เมื่อจอคอมพิวเตอร์วางอยู่บนโต๊ะ แรงกระทำบนตัวจอเป็นแรงปกติ n และแรงโน้มถ่วงของโลก F_g  แรงปฏิกิริยาที่ n  คือ แรง F_mt  ที่กระทำต่อจอบนโต๊ะ ปฏิกิริยา F_g คือแรง F_mE กระทำโดยจอคอมพิวเตอร์บนโลก b) แสดงผังไดอะแกรมแรงที่กระทำที่จอคอมพิวเตอร์ c) ผังวัตถุอิสระแสดงจอคอมเป็นจุดสีดำด้วยมีแรงกระทำต่อมัน

จากรูป a แสดงให้เห็นถึงสถานการณ์ของแรงที่มีการกระทำหลากหลาย แรงเหล่านี้ที่กระทำบนจอคอมพิวเตอร์ รูป b แรงกิริยาหนึ่งอยู่บนโต๊ะ และอีกแรงกิริยาหนึ่งก็อยู่บนโลก ที่มีทิศทางตรงข้ามกัน แสดงเฉพาะแรงที่กระทำบนวัตถุหนึ่ง

      ในการตรวจสอบ เราจะวาดรูปอย่างง่ายขึ้นมาเพื่อดูการกระทำของแรง เราเรียกว่าการวาด ผังไดอะแกรมของแรง (Force diagram) หรือการแสดงผังของแรงบนวัตถุ (Diagram showing the forces on the object) ภาพสำคัญแสดงภาพแทนในรูป c เรียกว่า ผังวัตถุอิสระ (Free-Body Diagram: FBD)

รูปตัวอย่างการวาดผังวัตถุอิสระ

      ในผังวัตถุอิสระ อนุภาคจำลองถูกใช้ในการแสดงถึงวัตถุ ซึ่งแสดงเป็นจุด และมีการแสดงแรงกระทำบนวัตถุที่เป็นจุด ในการวิเคราะห์แรงที่กระทำกับวัตถุ เราจะมุ่งสนใจในแรงสุทธิที่กระทำบนวัตถุนั้น ซึ่งเราจะจำลองให้เป็นอนุภาค เพราะฉะนั้น ผังไดอะแกรมจะช่วยเรา แยกเฉพาะแต่ละแรงที่กระทำบนวัตถุ และกำจัดแรงอื่นไป จากการวิเคราะห์ของเรา

ตัวอย่างที่ 5.3  ผลักฉัน ฉันผลักกลับ

เป็นปัญหาการวิเคราะห์ ผู้ชายร่างใหญ่ และเด็กตัวน้อยที่เผชิญหน้ากันบนพื้นน้ำแข็งที่มีพื้นผิวหยาบฝืด ทั้งสองต่างว่างมือเพื่อจะผลักให้กระเด็นออกจากกัน จงหา

ก) ใครจะกระเด็นออกด้วยความเร็วที่มากกว่ากัน

ข) ใครจะเคลื่อนที่ได้เร็วกว่ากัน ในขณะที่มือของทั้งสองยังไม่ผละออกจากกัน

ก) ใครจะกระเด็นออกด้วยความเร็วที่มากกว่ากัน

วิธีทำ

ก) สถานการณ์นี้เหมือนกันกับคำถาม 5.5 ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน แรงที่กระทำจากผู้ใหญ่ไปยังเด็ก และแรงที่จากเด็กกระทำไปยังผู้ใหญ่ คือแรงคู่ที่เป็นไปตามกฎข้อที่สามของนิวตัน ดังนั้นพวกเขาจะมีความเท่าเทียมกันของขนาดแรง

      ทีนี้มาดูที่รูปร่าง หรือมวล เด็กที่มีรูปร่างเล็กกว่าเมื่อมีการผลัก จะเจอความเร่งที่มีมากขึ้น เมื่อเทียบกับผู้ใหญ่ที่ผลักพร้อมกัน ความเร่งที่เกิดขึ้นค่ามาก มันส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของพวกเขาที่ปฏิสัมพันธ์กับความเร็วที่เพิ่มขึ้น

ดังนั้น เด็กจะกระเด็นออกมาด้วยความเร็วที่มากกว่า      ตอบ

ข) ใครจะเคลื่อนที่ได้เร็วกว่ากันในขณะที่มือของทั้งสองยังไม่ผละออกจากกัน

วิธีทำ

      เพราะว่าเด็กมีความเร่งที่มากกว่าผู้ใหญ่ ด้วยเหตุนี้ เมื่อความเร่งมากขึ้น ทำให้เด็กเคลื่อนที่ได้เร็วกว่า ในระหว่างมือยังไม่หลุดออกจากกัน

      ดังนั้น เด็กจะเคลื่อนที่ได้เร็วกว่า ตอนที่มือยังไม่ผละออกจากัน                                                          ตอบ

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

ร่วมน้อมรำลึกถึง คำพ่อสอน เพื่อใช้เป็นแนวทางในการดำเนินชีวิต

“เด็ก ๆ นอกจากจะต้องเรียนความรู้แล้ว

ยังต้องหัดทำการงาน และทำความดีด้วย

เพราะการทำงานจะช่วยให้มีความสามารถ

มีความขยันอดทนพึ่งตนเองได้

และทำการดีนั้นจะช่วยให้มีความสุขความเจริญ

ทั้งป้องกันตนไว้ไม่ให้ตกต่ำ”

พระราชดำรัสของพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช พระบรมราโชวาท พระราชทานเนื่องในวันเด็กแห่งชาติ ประจำปี ๒๕๓๐
    

ขอน้อมส่งพระองค์สู่สวรรคาลัย

ด้วยเกล้าด้วยกระหม่อมขอเดชะ

<หน้าที่แล้ว                                 สารบัญ                    หน้าต่อไป>