การเคลื่อนที่ของวัตถุแนวตรง

    การเคลื่อนที่ คือ การที่วัตถุย้ายตำแหน่งจากที่เดิมไปอยู่ที่ตำแหน่งใหม่   ปริมาณที่ใช้บอกขนาดของการเคลื่อนที่ของวัตถุ คือ ระยะทางและการกระจัด

     ระยะทาง คือ ความยาวที่วัดตามเส้นทางการเคลื่อนที่ของวัตถุ จัดเป็นปริมาณสเกลาร์

     การกระจัด คือ ระยะที่วัดจากจุดตั้งต้นของการเคลื่อนที่  ตรงไปยังตำแหน่งที่วัตถุอยู่ในขณะนั้น โดยไม่สนใจว่าวัตถุจะมี อ่านเพิ่มเติม

ตัวอย่างการหาระยะทางและการกระจัด

อัตราเร็ว

    อัตราเร็ว คือระยะทางในหนึ่งหน่วยเวลา เป็นปริมาณสเกลาร์ มีหน่วยเป็น 
เมตร/วินาที (m/s)  ถ้าเป็นระยะทางทั้งหมดใน 1 หน่วยเวลาเรียกว่า อัตราเร็วเฉลี่ย

    อัตราเร็วขณะหนึ่ง คือ อัตราเร็วในช่วงเวลาสั้นๆ หรืออัตราเร็วที่ปรากฏขณะนั้น

    อัตราเร็วคงที่ หมายถึง วัตถุที่เคลื่อนที่มีอัตราเร็วสม่ำเสมอตลอดการเคลื่อนที่ไม่ว่าจะ อ่านเพิ่มเติม

                                                   สูตร

ตัวอย่างการหาอัตราเร็ว

ความเร็ว

   ความเร็ว คือ การกระจัดในหนึ่งหน่วยเวลา เป็นปริมาณเวกเตอร์ มีหน่วยเป็น เมตร/วินาที ( m/s )

      ความเร็วขณะหนึ่ง คือ ความเร็วที่ปรากฏขณะนั้น หรือความเร็วในช่วง 
อ่านเพิ่มเติม

                                             สูตร

v = ความเร็ว (m/s)

 s = การกระจัด (m) 

t = เวลา (s)

ตัวอย่างการหาความเร็ว

ความเร่ง

     ความเร่ง (Acceleration) คือ ความเร็วที่เปลี่ยนแปลงไปในหนึ่งหน่วยเวลา หรืออัตราการเปลี่ยนแปลงความเร็ว เป็นปริมาณเวกเตอร์ มีหน่วยเป็น เมตร/วินาที^{2   อ่านเพิ่มเติม}

                                                         สูตร

                                                                  

     เมื่อ a = ความเร่ง (m/s²)

           u = ความเร็วต้น (m/s)

               v = ความเร็วปลาย (m/s)

 t = เวลา (s)

                                       **

ตัวอย่างโจทย์การหาความเร่ง

1. วัตถุเริ่มเคลื่อนที่จากจุดหยุดนิ่งในเวลา 10 วินาที ต่อมาวัดความเร้วของวัตถุได้ 16 เมตร/วินาที อยากทราบว่าวัตถุนี้มีความเร่งเท่าใด

5 สูตรการเคลื่อนที่แนวตรง

         5 สูตรการเคลื่อนที่แนวตรง

     การเคลื่อนที่ในแนวตรงด้วยความเร่งคงที่ มีสูตรดังนี้

ตัวอย่างโจทย์การเคลื่อนที่แนวตรง

1.วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ 10 m/s เมื่อเวลาผ่านไป 20 วินาที วัตถุจะวิ่งได้ระยะทางเท่าใด

2. รถยนต์วิ่งออกจากจุดหยุดนิ่งด้วยความเร่ง 15 m/s² เมื่อเวลาผ่านไป 20 วินาที รถจะวิ่งด้วยความเร็วเท่าใด

3.รถคันหนึ่งเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงด้วยความเร็วต้น 10 m/s มีความเร่ง 4 m/s² เมื่อเวลาผ่านไป 10 วินาที วัตถุจะเคลื่อนที่ได้ระยะทางเท่าใด

4. รถกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 20 m/s เมื่อเวลาผ่านไป 5 วินาที ปรากฏว่าความเร็วเปลี่ยนไปเป็น 30 m/s อยากทราบว่ารถเคลื่อนที่ได้ระยะทางเท่าใด

5. รถคันหนึ่งจอดติดไฟแดง พอได้รับสัญญาณไฟเขียวก็เร่งเครื่องออกไปด้วยความเร่งคงที่ พอไปได้ไกล 100 เมตร วัดความเร็วได้ 72 กิโลเมตร/ชั่วโมง อยากทราบว่าความเร่งของรถเป็นเท่าใด

การเคลื่อนที่แนวดิ่ง

     การเคลื่อนที่แนวดิ่ง เป็นการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ตกอย่างอิสระภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลกเพียงแรงเดียว การเคลื่อนที่ลักษณะนี้จะไม่คิดแรงต้านของอากาศ เนื่องจากการเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง คือ การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงแบบหนึ่งดังนั้นสมการในการคำนวณจึงเหมือนกับ สมการการเคลื่อนที่ในแนวราบเพียงแต่เปลี่ยนค่า a เป็น g เท่านั้น อ่านเพิ่มเติม

        *การกำหนดทิศทางของ g ซึ่งเป็นความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก โดยปกติ g จะมีทิศลงเสมอ จึงถือว่าวัตถุเคลื่อนที่ลงให้ g เป็นบวก วัตถุเคลื่อนที่ขึ้นให้ g เป็นลบ

ลักษณะการเคลื่อนที่แนวดิ่งมี 3 ลักษณะ
 1.ปล่อยวัตถุลง (u=0)
 2. ปาวัตถุลง (u≠0)
3.โยนวัตถุขึ้น (u≠0)
                                                         สูตร 

** (g มีค่าประมาณ 10 m/s² )

 ตัวอย่างโจทย์การเคลื่อนที่แนวดิ่ง

1. ปาก้อนหินให้ตกลงมาจากยอดตึก ด้วยความเร็วต้น 10 m/s ก้อนหินกระทบพื้นด้วยความเร็ว 40 m/s  ตึกสูงกี่เมตร
2. โยนวัตถุขึ้นจากพื้นด้วยความเร็วต้น 30 m/s วัตถุขึ้นไปได้ถึงจุดสูงสุดภายในเวลากี่วินาที

การเคลื่อนที่ของบอลลูน

วัตถุที่ตกจากบอลลูนมีการเคลื่อนที่ 3 กรณี

1. บอลลูนลอยขึ้นด้วยความเร็ว V

    ถุงทรายที่ตกจากบอลลูนจะมีความเร็ว V เท่ากับบอลลูนและมีทิศขึ้นเหมือนบอลลูน และเมื่อถุงทรายหลุดจากบอลลูนจะเคลื่อนที่แบบตกอิสระภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลก ความเร่ง = - g  m/s² อ่านเพิ่มเติม

ตัวอย่างโจทย์การเคลื่อนที่ของบอลลูน

   **ใช้ 5 สูตรการเคลื่อนที่แนวดิ่งในการคำนวณ**

1.บอลลูนลูกหนึ่งลอยลงในแนวดิ่งซึ่งขณะนั้นมีความเร็ว 20 m/s คนในบอลลูนได้ทิ้งก้อนหินลงมา ปรากฏว่าก้อนหินกระทบพื้นในเวลา 12 วินาที อยากทราบว่าขณะทิ้งก้อนหินบอลลูนอยู่สูงจากพื้นเท่าใด

2.บอลลูนกำลังลอยขึ้นในแนวดิ่งด้วยความเร็ว 10 m/s ขณะอยู่สูงจากพื้น 400 เมตร ก็ปล่อยถุงทรายลงมา อยากทราบว่านานเท่าใดถุงทรายถึงพื้นด้านล่าง

มวลและความเฉื่อย

     มวล หมายถึง ปริมาณที่บอกว่าวัตถุมีความเฉื่อยน้อยหรือเฉื่อยมากเป็นปริมาณสเกลาร์ มีหน่วยเป็น กิโลกรัม (kg) มวลไม่ว่าอยู่ที่ใดจะมีค่าคงที่

     น้ำหนัก หมายถึง แรงดึงดูดของโลกที่กระทำต่อวัตถุเป็นปริมาณ เวกเตอร์ มีหน่วยเป็น นิวตัน (N)

                                                                      สูตร

   W = mg

        เมื่อ w = น้ำหนัก (N)

          m = มวล (kg)

         g = 10 m/s²

ตัวอย่างการหาน้ำหนัก(w)

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

        เซอร์ ไอแซก นิวตัน (Sir Isaac Newton) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้ศึกษาธรรมชาติของแรงที่มีผลต่อสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ และได้ตั้งกฎการเคลื่อนที่ 3 ข้อ เพื่ออธิบายถึงสภาพการเคลื่อนที่และการเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ ดังต่อไปนี้

     ตามกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1 ของนิวตันได้ให้ความสัมพันธ์ระหว่างแรงกับการเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุไว้ว่า ถ้ามีวัตถุวางนิ่งอยู่บนพื้นราบแล้วไม่มีแรงภายนอกอื่นมากระทำต่อวัตถุ วัตถุจะยังคงหยุดนิ่งเช่นนั้นต่อไป หรือถ้าให้แรงสองแรงมากระทำต่อวัตถุโดยแรงทั้งสองมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม ซึ่งเป็นผลให้แรงลัพธ์เป็นศูนย์ จะพบว่า อ่านเพิ่มเติม 

ตัวอย่าง

1.วัตถุก้อนหนึ่งถูกแรง 40 นิวตัน กระทำจนเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง 40 เมตร/วินาที²  อยากทราบว่าวัตถุนี้มีมวลเท่าไหร่

แรงเสียดทาน

 แรงเสียดทาน (Friction Force) คือ แรงที่ต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุ และมีทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของวัตถุ

แรงเสียดทานมี 2 ชนิด

    1. แรงเสียดทานสถิต (Static Friction) คือ แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุในสภาวะที่วัตถุได้รับแรงกระทำแล้วอยู่นิ่ง กรณีนี้ค่าแรงเสียดทานสถิตมีหลายค่า (ตามแรงดึงหรือแรงผลักวัตถุ) จนถึงค่าแรงเสียดทานที่ อ่านเพิ่มเติม

                                                                       สูตร

f = μN (N=mg)

f = μmg

เมื่อ f = แรงเสียดทาน (N)

      μ = สัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทาน

m = มวล (kg)

g = 10 m/s²