การเคลื่อนที่ของวัตถุ

การเคลื่อนที่ของวัตถุในชีวิตประจำมีหลายแบบ เช่น

• การเคลื่อนที่ในแนวราบ เป็นการเคลื่อนที่ของวัตถุขนานกับพื้นโลก

• การเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง คือการปล่อยให้วัตถุตกลงสู่พื้นดิน

• การเคลื่อนที่แบบวงกลม เป็นการเคลื่อนที่ของวัตถุเป็นวงกลม ซึ่งมีแรงดึงวัตถุเข้าสู่ศูนย์กลางวงกลม เรียกว่า แรงเข้าสู่ศูนย์กลาง

• การเคลื่อนที่แนววิถีโค้ง เป็นการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งและแนวราบพร้อมกัน

กฎการเคลื่อนที่

เซอร์ไอแซก นิวตัน นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ได้สรุปเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุทั้งที่อยู่ในสภาพหยุดนิ่ง และในสภาพเคลื่อนที่เป็นกฎ เรียกว่า กฎของนิวตัน ดังนี้

กฎข้อที่ 1 กล่าวว่า “วัตถุจะรักษาสภาพนิ่งหรือสภาพเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวในแนวตรง นอกจากจะมีแรงลัพธ์ที่มีค่าไม่เป็นศูนย์มากระทำ” สรุปเป็นสมการ

 

• วัตถุคงสภาพหยุดนิ่ง จะไม่มีแรงมากระทำต่อวัตถุหรือมีแรงลัพธ์เป็นศูนย์

 

• วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ จะไม่มีความเร่ง (ความเร่งเป็นศูนย์) จึงทำให้ผลลัพธ์ของแรงมีค่าเป็นศูนย์

 

กฎข้อที่ 2 “ความเร่งของวัตถุจะแปรผันตรงและมีทิศเดียวกับแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุ และแปรผกผันกับมวลของวัตถุ เมื่อมีแรงลัพธ์ขนาดไม่เป็นศูนย์มากระทำกับวัตถุ” ดังสมการ

 

F = แรงลัพธ์ หน่วย N (นิวตัน)

m = มวลของวัตถุ หน่วย kg (กิโลกรัม)

a = ความเร่ง หน่วย m/s2 (เมตร/วินาที2)

ถ้ามวลเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง นั่นคือมีแรงมากระทำทำให้วัตถุนั้นเคลื่อนที่ไปตามทิศแรงลัพธ์

กฎข้อที่ 3 “ทุกแรงกิริยาจะมีแรงปฏิกิริยาโต้ตอบด้วยขนาดของแรงเท่ากัน แต่มีทิศทางตรงกันข้าม”

แรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุหยุดนิ่งหรือวัตถุที่ความเร็วคงที่

จากกฎข้อที่ 1 ของนิวตัน ที่ว่าในสภาพที่หยุดนิ่งหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ หมายความว่าแรงลัพธ์จะเป็นศูนย์หรือไม่มีแรงมากระทำต่อวัตถุ ตัวอย่างเช่น

• เมื่อรถหยุดอย่างกะทันหัน จะทำให้คนที่อยู่ในรถจึงพุ่งไปข้างหน้า เนื่องจากในขณะที่รถเคลื่อนที่ไปข้างหน้า คนที่อยู่ในรถจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเดียวกันกับรถ หากรถเบรกกะทันหัน รถจะเปลี่ยนความเร็วเป็นศูนย์ แต่คนในรถยังคงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเดิมจึงทำให้ยังคงเคลื่อนที่ต่อไปข้างหน้า

• เมื่อรถเลี้ยวขวา คนจะเอียงไปด้านซ้าย เนื่องจากในขณะที่รถเคลื่อนที่ไปข้างหน้า คนที่อยู่ในรถ จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเดียวกันกับรถ ขณะที่รถเลี้ยวขวา รถจะเปลี่ยนทิศทางของการเคลื่อนที่ แต่คนยังคงมีความเร็วไปทิศทางเดิม ทำให้มองเห็นคนเอียงไปทางซ้าย แต่ถ้ามองจากด้านนอกตัวรถจะมองเห็นคนเคลื่อนที่ไปยังเส้นตรงเหมือนเดิม