แรงเทียม

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
(เปลี่ยนทางจาก แรงเสมือน)
ไบยังการนำทาง ไปยังการค้นหา

แรงเทียม (อังกฤษ: fictitious force, pseudo force[1], d'Alembert force[2][3], inertial force[4][5]) เป็นปรากฎการณ์เสมือนว่ามีแรงอย่างหนึ่ง ที่กระทำกับมวลใดๆ ที่เคลื่อนที่เมื่อมองจากกรอบอ้างอิงที่ไม่ใช่กรอบอ้างอิงเฉื่อย เช่น กรอบอ้างอิงที่กำลังหมุน เป็นต้น

แรง F นี้ไม่ได้เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างวัตถุ แต่เกิดจากความเร่ง a ของกรอบอ้างอิงนั้นๆ ดังที่อธิบายโดย Iro[6][7] ไว้ว่า

แรงที่ต้องเพิ่มขึ้นมา ที่เกิดจากการเคลื่อนที่ที่เมื่อมองแบบสัมพัทธ์แล้วไม่ไปตามกัน ระหว่างกรอบอ้างอิงสองกรอบนั้น เรียกได้ว่า เป็นแรงเทียม

— H. Iro ในหนังสือ A Modern Approach to Classical Mechanics หน้า 180

เมื่อยึดตามกฎข้อที่สองของกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน ในรูปของสมการ F = ma จะพบว่า แรงเทียมที่ปรากฎ จะมีขนาดที่เป็นสัดส่วนกับมวล m เสมอ

แรงเทียมที่ปรากฎเสมือนว่าได้กระทำกับวัตถุนั้นจะเกิดขึ้นเมื่อกรอบอ้างอิงที่สนใจ (กรอบที่ผู้สังเกตใช้อธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุ) เคลื่อนที่อย่างมีความเร่ง เมื่อเทียบกับกรอบอ้างอิงที่ไม่มีความเร่ง ทั้งนี้เนื่องจากกรอบอ้างอิงเป็นสิ่งสมมติ จึงอาจมีการเคลื่อนที่ในลักษณะใดก็ได้โดยไม่เกี่ยวกับการมีแรงกระทำหรือไม่มีแรงกระทำ ดังนั้นแรงเทียมที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของกรอบ จึงอาจมีลักษณะใดก็ได้เช่นกัน

มีแรงเทียมอยู่ 4 ชนิดที่พบบ่อย จากการใช้กรอบอ้างอิงแบบมีความเร่งที่พบบ่อย เช่น แรงเทียมที่ปรากฎเมื่อมองกรอบอ้างอิงที่เคลื่อนที่โดยมีความเร่งเป็นบวกในแนวเส้นตรง (เช่น แรงเทียมที่กระชากคนบนรถให้ถอยหลัง เมื่อเทียบกับตัวรถ เมื่อรถออกตัว), แรงเทียมจากกรอบอ้างอิงหมุน (แรงหนีศูนย์กลาง และ แรงโคริโอลิส) และแรงออยเลอร์ที่เกิดจากอัตราการหมุนที่มีการเปลี่ยนแปลง

เมื่อมองการเคลื่อนที่ของวัตถุด้วยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป จะพบว่าแรงโน้มถ่วงก็เป็นแรงเทียมเช่นกัน[8] เนื่องจากเกิดจากการที่มวลทำให้กาลอวกาศบิดเบี้ยว วัตถุที่เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงจึงดูเหมือนเคลื่อนที่เข้าหาวัตถุที่มีมวลมาก

อ้างอิง[แก้]

  1. Richard Phillips Feynman; Leighton R B; Sands M L (2006). The Feynman Lectures on Physics. San Francisco: Pearson/Addison-Wesley. Vol. I, section 12–5. ISBN 0-8053-9049-9. 
  2. Cornelius Lanczos (1986). The Variational Principles of Mechanics. New York: Courier Dover Publications. p. 100. ISBN 0-486-65067-7. 
  3. Seligman, Courtney. "Fictitious Forces". สืบค้นเมื่อ 2007-09-03. 
  4. Max Born; Günther Leibfried (1962). Einstein's Theory of Relativity. New York: Courier Dover Publications. pp. 76–78. ISBN 0-486-60769-0. 
  5. NASA notes:(23) Accelerated Frames of Reference: Inertial Forces
  6. Harald Iro (2002). A Modern Approach to Classical Mechanics. World Scientific. p. 180. ISBN 981-238-213-5. 
  7. In this connection, it may be noted that a change in coordinate system, for example, from Cartesian to polar, if implemented without any change in relative motion, does not cause the appearance of fictitious forces, despite the fact that the form of the laws of motion varies from one type of curvilinear coordinate system to another.
  8. Foster, J.; Nightingale, J. D. (2006). A Short Course in General Relativity (3 ed.). Springer Science & Business. p. 55. ISBN 0-387-26078-1.