กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
กฎข้อแรกและข้อที่สองของนิวตัน เขียนเป็นภาษาละติน จาก Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ฉบับดังเดิม ค.ศ. 1687

เซอร์ไอแซกนิวตัน (Isaac Newton) นักฟิสิกส์ นักคณิตศาสตร์ นักดาราศาสตร์ ชาวอังกฤษเป็นผู้มีชื่อเสียงที่สุดในประวัติศาสตร์อังกฤษ นิวตันเกิดที่วูลส์ธอร์พแมน เนอร์ลิงคอนเชียร์ ประเทศอังกฤษ[1] ในปี ค.ศ. 1687 หนังสือชื่อ PhilosophiæNaturalis Principia Mathematica (เรียกกันโดยทั่วไปว่า Principia) ถือเป็นหนึ่งในหนังสือที่มีอิทธิพลที่สุดในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์[2] เป็นรากฐานกฎกติกาพื้นฐานเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุภายใต้แรงที่กระทำ(กฎว่าด้วยการเคลื่อนที่3 ข้อของนิวตัน)และทฤษฎีความโน้มถ่วงที่อธิบายว่าแรงซึ่งดึงดูดให้ผลแอปเปิลจากต้นตกสู่พื้น เป็นแรงชนิดเดียวกับที่ควบคุมการโคจรรอบโลกของดวงจันทร์[3] นิวตันได้ศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุและได้เสนอกฎการเคลื่อนที่สามข้อ กฎการเคลื่อนที่ทั้งสามข้อได้นำเสนออยู่ในหนังสือ Principia[4] กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน(Newon’s laws of motion) สำหรับวัตถุ เป็นกฎกายภาพ (physical laws) ซึ่งเป็นกฎที่เกี่ยวกับพฤติกรรมของสสารที่เป็นจริงอยู่เสมออย่างไม่เปลี่ยนแปลง โดยเราไม่สามารถจะควบคุม ดัดแปลง หรือแก้ไขกฎแห่งความจริงได้[5]

กฎการเคลื่อนที่ข้อ 1 ของนิวตัน[แก้]

กฎการเคลื่อนที่ข้อ 1 ของนิวตัน (Newton’s first law of motion) หรือกฎของความเฉื่อย กล่าวว่า“วัตถุจะรักษาสภาวะอยู่นิ่งหรือสภาวะเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอในแนวเส้นตรง นอกจากมีแรงลัพธ์ซึ่งมีค่าไม่เป็นศูนย์มากระทำ”[6]คือ ถ้าวัตถุอยู่นิ่งก็ยังคงอยู่นิ่งเหมือนเดิม และถ้าวัตถุเกิดการเคลื่อนที่ก็จะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง ความเร็วคงที่ หรือความเร่งจะเป็นศูนย์ ซึ่งกรณีแรกจะเรียกว่า วัตถุอยู่ในสภาวะสมดุลสถิต (static equilibrium) และอีกกรณีหลังจะเรียกว่า วัตถุอยู่ในสภาวะสมดุลจลน์ (kinetic equilibrium)[7]มีสมการเป็นดังนี้

                                     ∑F=0

Fคือ แรงลัพธ์ทั้งมดที่กระทำกับวัตถุ

กฎการเคลื่อนที่ข้อ 2 ของนิวตัน[แก้]

กฎการเคลื่อนที่ข้อ 2 ของนิวตัน (Newton’s second law of motion) บางทีเรียกว่า กฎความเร่ง กล่าวว่า“ความเร่งของอนุภาคเป็นปฏิภาคโดยตรงกับแรงลัพธ์ที่กระทำต่ออนุภาค โดยมีทิศทางเดียวกันและเป็นปฏิภาคผกผันกับมวลของอนุภาค” [8]ดังนั้น อัตราส่วนของแรงกับความเร่งจะเป็นค่าคงที่ ซึ่งตรงกับมวลของวัตถุ เขียนเป็นความสัมพันธ์ได้ดังนี้

                                    ∑F = ma

F คือ แรงลัพธ์ที่กระทำกับวัตถุ มีหน่วยเป็นนิวตัน (N)
m คือ มวลของวัตถุ มีหน่วยเป็นกิโลกรัม (kg)
a คือ ความเร่งมีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาที2( m/s2)

ถ้าแรงลัพธ์(F)กระทำกับวัตถุอันหนึ่ง จะทำให้วัตถุมีความเร่ง(a)ในทิศทางเดียวกันกับทิศทางของแรง ซึ่งแรงลัพธ์(F)ที่กระทำกับวัตถุ จะเท่ากับผลคูณระหว่างมวล(m)และความเร่ง(a)ของวัตถุ จะสรุปได้ว่า “แรงลัพธ์คงที่ที่กระทำกับวัตถุ ซึ่งมีมวลคงที่ วัตถุนั้นจะมีความเร่งคงที่ในทิศทางของแรงที่กระทำนั้น”[9]

กฎการเคลื่อนที่ข้อ 3 ของนิวตัน[แก้]

กฎการเคลื่อนที่ข้อ 3 ของนิวตัน (Newton’s third law of motion) กล่าวว่า“ทุกแรงกิริยา(action)ย่อมมีแรงปฏิกิริยา(reation)ซึ่งมีขนาดเท่ากัน แต่มีทิศตรงข้ามกันเสมอ”[10]กฎข้อนี้เรียกว่า กฎของกิริยาและปฏิกิริยา(Law of action and reaction) แรงกิริยาและแรงปฏิกิริยา หมายถึง แรงกระทำและแรงกระทำตอบ โดยเป็นแรงซึ่งกระทำต่อมวลที่ต่างกันและเกิดขึ้นพร้อมกันเป็นคู่เสมอ โดยที่มวลอาจไม่สัมผัสกันและถือว่าแรงหนึ่งแรงใดเป็นแรงกิริยาและแรงปฏิกิริยาก็ได้[11] เขียนเป็นความสัมพันธ์ได้ดังนี้

                               FA = -FR

อ้างอิง[แก้]

  1. http://escivocab.ipst.ac.th/index.phpoption=com_evocab&view=detail&no=1508[1]
  2. https://www.gotoknow.org/posts/515805[2]
  3. http://www.electron.rmutphysics.com/science-news/index.php?option=com_content&task=view&id=107[3]
  4. https://web.ku.ac.th/schoolnet/snet2/mathematicians/new_rule.htm,[4]
  5. สมพงษ์ ใจดี. 2542. ฟิสิกส์มหาวิทยาลัย1. พิมพ์ครั้งที่3. กรุงเทพฯ: สำนักพิมพ์แห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.[สมพงษ์ ใจดี. 2542. ฟิสิกส์มหาวิทยาลัย1. พิมพ์ครั้งที่3. กรุงเทพฯ: สำนักพิมพ์แห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.]
  6. http://escivocab.ipst.ac.th/index.php?option=com_evocab&view=detail&no=1508[5]
  7. สมพงษ์ ใจดี. 2542. ฟิสิกส์มหาวิทยาลัย1. พิมพ์ครั้งที่3. กรุงเทพฯ: สำนักพิมพ์แห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.[สมพงษ์ ใจดี. 2542. ฟิสิกส์มหาวิทยาลัย1. พิมพ์ครั้งที่3. กรุงเทพฯ: สำนักพิมพ์แห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.]
  8. http://www.chanthaburi.buu.ac.th/~physics/documents/Lab_new2-53/lab1.pdf[] http://www.chanthaburi.buu.ac.th/~physics/documents/Lab_new2-53/lab1.pdf]
  9. ]http://www.myfirstbrain.com/student_view.aspx?ID=74753[] http://www.myfirstbrain.com/student_view.aspx?ID=74753]
  10. http://www.slideshare.net/napatsakon/3-37268233[6]
  11. จุติพร ช่วยบำรุง. 2552. ฟิสิกส์ทั่วไป1ภาคกลศาสตร์ สำหรับนักศึกษาเทคโนโลยีอุตสาหกรรม.[จุติพร ช่วยบำรุง. 2552. ฟิสิกส์ทั่วไป1ภาคกลศาสตร์ สำหรับนักศึกษาเทคโนโลยีอุตสาหกรรม.]