การศึกษาเกี่ยวกับแรง ซึ่งเป็นสาเหตุการเคลื่อนที่ของวัตถุ พลศาสตร์ (Dynamics ) การศึกษาเกี่ยวกับแรง ซึ่งเป็นสาเหตุการเคลื่อนที่ของวัตถุ

ต่อไปเราจะศึกษาแรง ชนิดต่าง ๆ แรง ( Force) สัญลักษณ์ เป็นสิ่งที่ทำให้ความเร่งของวัตถุเปลี่ยนไป แรงมีหลายชนิด ต่อไปเราจะศึกษาแรง ชนิดต่าง ๆ

1 แรงเสียดทาน สัญลักษณ์ เป็นแรงต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ เกิดบริเวณผิวสัมผัสโดยมีแนวแรงอยู่บนระนาบของผิวสัมผัส แรงเสียดทานขึ้นกับลักษณะพื้นผิวที่สัมผัสกัน และขึ้นแรงที่วัตถุกดตั้งฉากลงบนผิวสัมผัส แรงเสียดทานแบ่งเป็น แรงเสียดทานสถิตย์ และ แรงเสียดทานจลน์

1.1 แรงเสียดสถิตย์ สัญลักษณ์ เป็นแรงเสียดทานที่เกิดในขณะวัตถุกำลังจะเคลื่อนที่( แต่ยังไม่เคลื่อนที่ ) หรือพยายามจะเคลื่อนที่ มีทิศตรงข้ามกับทิศที่วัตถุพยายามจะเคลื่อนที่

แรงเสียดทานสถิตย์มากสุด หาจากสมการ วัตถุไม่เคลื่อนที่ แต่พยายามเคลื่อนที่ แรงกดพื้น แรงเสียดทานสถิตย์มากสุด หาจากสมการ

1.2 แรงเสียดทานจลน์ สัญลักษณ์ เป็นแรงเสียดทานที่เกิดในขณะวัตถุกำลังเคลื่อนที่ มีขนาดคงที่แม้ว่าวัตถุจะมีความเร็วเปลี่ยนแปลง

วัตถุกำลังเคลื่อนที่ แรงกดพื้น แรงเสียดทานจลน์

2 แรงดึงดูดระหว่างมวลและน้ำหนัก 2 แรงดึงดูดระหว่างมวลและน้ำหนัก กฏความโน้มถ่วงสากล “จุดมวล และ ว่างห่างกันเป็นระยะ จะมีแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน แรงนี้จะแปรผันตรงกับผลคูณระหว่าง และ และแปรผกผันกับ”

ถ้า เป็นมวลของดาว เช่น โลก หรือ ดวงอาทิตย์ ( ต่อไปนี้จะให้เป็น ) ส่วน (ซึ่งต่อไปนี้จะให้เป็น ) เป็นมวลของวัตถุ ณ ระยะห่างจากกันในแนวศูนย์กลาง แรง ซึ่งเป็นแรงดึงดูดที่ดาวกระทำต่อวัตถุนี้ เราเรียกว่า น้ำหนักของวัตถุ

m ดวงดาว M r W R

น้ำหนัก จึงเป็นแรงอีกชนิดหนึ่ง มีทิศพุ่งเข้าหาจุดศูนย์กลางของดาว หรือ โลก สำหรับกรณีวัตถุอยู่ใกล้ๆผิวดาว น้ำหนักมีขนาดหาได้ตามสมการ กรณี โลก

3 แรงคอนสเตรนส์ ( Force of Constraint) เป็นแรงที่วัตถุกระทำเพื่อต้านแรงภายนอกที่มากระทำ แรงนี้จะช่วยให้วัตถุคงรูปร่างเดิมไม่เปลี่ยนไปกับแรงที่มากระทำ แรงนี้มีบทบาทมากในการบังคับและจำกัดการเคลื่อนที่ของวัตถุ

แรงวัตถุกระทำพื้น แรงคอนสเตรนส์ แรงวัตถุกระทำพื้น แรงคอนสเตรนส์

  4 แรงตึง เป็นแรงที่เกิดภายในวัตถุเมื่อมีแรงกระทำต่อวัตถุ เช่นกรณีเราดึงเชือก ภายในส่วนหนึ่งๆ ของเส้นเชือกจะเกิดแรงขนาดเท่ากับแรงภายนอกที่มากระทำแต่ทิศตรงข้ามกระทำต่อเชือก ณ ส่วนนั้น ดังรูป

ขนาดแรงดันภายนอก = ขนาดแรงดันกลับ 5 แรงในลวดสปริง สปริง สมดุล ขนาดแรงดึงภายนอก = ขนาด แรงดึงกลับ แรงดึงกลับ แรงดึงภายนอก สปริงยืด X แรงดันกลับ แรงดันภายนอก สปริงหด ขนาดแรงดันภายนอก = ขนาดแรงดันกลับ X

แรงกระทำสปริง และแรงที่สปริงต้าน มีขนาดเท่ากันเสมอ เมื่อสปริงยืดหรือหด แรงกระทำสปริง และแรงที่สปริงต้าน มีขนาดเท่ากันเสมอ X คือ ระยะสปริงยืดหรือหด จากแนวสมดุล ( m ) k คือ ค่าคงที่ ( สปริงแต่ละตัว มีค่าไม่เท่ากัน ) มีหน่วย N/m

นอกจากนี้ ยังมีแรงอีกหลายชนิด

6 แรงลัพธ์ คือผลรวมของแรงต่างๆ จากภายนอก ที่กระทำต่อวัตถุ 6 แรงลัพธ์ คือผลรวมของแรงต่างๆ จากภายนอก ที่กระทำต่อวัตถุ

4N 3N

การพิจารณาเกี่ยวกับแรงลัพธ์ 1 ถ้า แสดงว่า

ผลรวมขนาดแรงทิศ +X = ผลรวมขนาดของแรงทิศ -X ผลรวมขนาดแรงทิศ +Y = ผลรวมขนาดของแรงทิศ -Y ผลรวมขนาดแรงทิศ +Z = ผลรวมขนาดของแรงทิศ -Z

2 กรณี จะเกิดจากกรณีต่อไปนี้ 2.1 ถ้า จะได้ว่า

z y x

2.2 ถ้า จะได้ว่า 2.3 ถ้า จะได้ว่า

z y x

z y x

2.4 ถ้า จะได้ว่า

z y x

3 มวล ( mass;m) คือ ปริมาณฟิสิกส์ที่บอกความสามารถคงสภาพเดิมของวัตถุ ( ความเฉื่อย) เมื่อมีแรงภายนอกมากระทำ มีหน่วย kg มวลของวัตถุเป็นค่าคงที่ ไม่ว่าเราจะวัดมวล ณ ที่ใดในจักรวาล แต่ถ้าวัตถุมีความเร็วสูงมาก ๆ เกือบเท่าความเร็วของแสง มวลจะเปลี่ยนไป

มวล และ น้ำหนัก เป็นปริมาณฟิสิกส์ต่างชนิดกัน อย่าสับสนนะจ๊ะ มวล และ น้ำหนัก เป็นปริมาณฟิสิกส์ต่างชนิดกัน มวล (m) จะเท่าเดิมเสมอ ไม่ว่าวัตถุอยู่ที่ใด เป็นสเกลลาร์ มีหน่วย kg น้ำหนัก คือ แรงดึงดูดหรือแรงโน้มถ่วง ที่ดาวกระทำต่อวัตถุ มีค่าเปลี่ยนแปลงขึ้นกับมวลของดาวและตำแหน่งที่ห่างจากศูนย์กลางดาว เป็นเวกเตอร์ มีหน่วย นิวตัน

วัตถุอยู่ในภาวะ “สมดุล” กฏนิวตันข้อ 1 “ วัตถุ จะคงสภาพหยุดนิ่งหรือการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ ถ้าไม่มีแรงภายนอกมากระทำ หรือมี แต่ผลรวมของแรงภายนอก (แรงลัพท์) เท่ากับศูนย์” วัตถุอยู่ในภาวะ “สมดุล”

ถ้าวัตถุใดอยู่นิ่ง หรือ มีความเร็วคงที่ แสดงว่า วัตถุนั้น 1 ไม่มีแรงใด มากระทำ 2 มีแรง(ภายนอก)มากระทำ มากกว่า 1 แรงขึ้นไป แต่ผลรวมของแรงเหล่านั้น (แรงลัพธ์) เป็นศูนย์

เมื่อวัตถุอยู่ในกฏข้อ 1 ของนิวตัน ( ภาวะสมดุล )

กฏนิวตันข้อ 1 นี้ ใช้ได้เฉพาะกรณีผู้สังเกตอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ เทียบกับจุดหรือแกนอ้างอิงที่ปราศจากความเร่ง ซึ่งเราเรียกแกนอ้างอิงนี้ว่า กรอบเฉื่อย

กฏนิวตันข้อ 2 “ถ้าผลรวมของแรงภายนอก(แรงลัพท์)ไม่เท่ากับศูนย์ วัตถุจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง โดยความเร่งมีทิศเดียวกับทิศแรงลัพธ์และมีขนาดเป็นปฏิภาคผกผันกับมวล” อย่าลืม ความเร่ง มีทิศเดียวกับทิศแรงลัพธ์เสมอ แต่แนวการเคลื่อนที่มีทิศใดก็ได้

4 kg วัตถุมีความเร็วไม่คงที่ เส้นทางเคลื่อนที่อาจไม่เป็นเส้นตรง แต่ความเร่งจะคงที่เสมอ โดยมีทิศเดียวกับแรงลัพธ์

กฏนิวตันข้อ 3 “ ทุกแรงกิริยา จะมีแรงปฏิกิริยาซึ่งมีขนาดเท่ากันแต่ทิศตรงข้ามเสมอ”

ลักษณะสำคัญของแรงกิริยาและปฏิกิริยา 1 เกิดพร้อมๆกัน หายไปพร้อมๆ กัน 2 มีการเกิดเป็นเหตุซึ่งกันและกัน 3 เมื่อพูดกลับ จะเป็นชื่อของอีกแรงหนึ่ง เช่น ถ้าแรงที่เราดึงวัตถุเป็นแรงกิริยา แรงที่วัตถุดึงเราจะเป็นคู่ปฏิกิริยา

ตัวอย่างแรงคู่กิริยา-ปฏิกิริยาที่สำคัญ แรงที่ดาวดึงวัตถุ = แรงกิริยา แรงที่วัตถุดึงดาว = แรงปฏิกิริยา

ตัวอย่างแรงคู่กิริยา-ปฏิกิริยาที่สำคัญ แรงวัตถุกดพื้น = แรงกิริยา แรงพื้นดันวัตถุ = แรงปฏิกิริยา

ตัวอย่างแรงคู่กิริยา-ปฏิกิริยาที่สำคัญ แรงเพดานดึงเชือก=ปฏิกิริยา เพดาน เพดาน แรงเชือกดึงเพดาน=กิริยา แรงเชือกดึงวัตถุ=กิริยา แรงวัตถุดึงเชือก=ปฏิกิริยา