หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 เรื่อง แรง (Forces) วิทยาศาสตร์ (ว 40215) ฟิสิกส์ ม.6

แรง (Forces) 1. แรง 2. ชนิดของแรง 3. การเคลื่อนที่ของอนุภาคหรือวัตถุในสนามโน้มถ่วง สนามไฟฟ้า และสนามแม่เหล็ก 4. แรงยึดเหนี่ยวในนิวเคลียส

1. แรง (Forces)

ผลการเรียนรู้ 1. อธิบายความหมายของแรงได้ 2. บอกชนิดของแรงและคำนวณหาแรงลัพธ์ได้

1. แรง (Forces) 1. การวัดแรง 2. ชนิดของแรง 3. การรวมแรง 4. ประโยชน์ของแรง

แรง (Force) แรง (Force) หมายถึง สิ่งที่กระทำต่อวัตถุ แล้วทำให้วัตถุเคลื่อนที่ อาจทำให้ช้าลงหรือเร็วขึ้น หรือทำให้ทิศทางการเคลื่อนที่ของวัตถุเปลี่ยนไปจากเดิม แรงมีหน่วยเป็น นิวตัน (N) หรือ kg m/s2 แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ ที่ประกอบด้วยขนาดและทิศทาง ซึ่งไม่มีตัวตน รูปร่างที่มองเห็นได้ จึงจำเป็นที่ต้องใช้ปริมาณเวกเตอร์มาช่วยอธิบาย โดยเขียนเป็นภาพแล้วใช้ลูกศรแทนเวกเตอร์

แรง (Force) เราใช้แรงในชีวิตประจำวัน เช่น เปิดประตู เดินขึ้นบันได เป็นต้น แรงไม่มีตัวตน เราจึงไม่เห็นแรงเหล่านั้น เราพบเพียงว่า แรงมีผลทำให้วัตถุคลื่นที่ เปลี่ยนรูปร่างของวัตถุได้ ฉะนั้นเรานิยามคำว่า แรง คือ การดึง หรือ การดัน

1. การวัดแรง กาลิเลโอ กาลิเลลี (Galileo Galilei : 1564-1642) เป็นคนแรกที่อธิบาย เรื่อง แรงและเรื่องการเคลื่อนที่ และ เซอร์ไอแซค นิวตัน (Sir Isaac Newton : 1642-1727) นักคณิตศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงได้นำแนวคิดศึกษาค้นคว้าปรับปรุงแก้ไขจนสรุปได้เป็นกฎการเคลื่อนที่ของแรง เพื่อเป็นเกียรติแก่นิวตันจึงให้หน่วยแรงเป็น นิวตัน (N)

Galileo Galilei (1564-1642) Galileo Galilei was born in Pisa, Italy, in 1564 เป็นคนแรกที่อธิบาย เรื่อง แรงและการเคลื่อนที่ http://www.nmm.ac.uk/mag/pages/mnuExplore/ViewLargeImage.cfm?ID=BHC2700

Isaac Newton (1642-1727) Isaac Newton was an English scientist and mathematician who lived between 1642-1727. He had one of the most brilliant minds the world has ever known. Legend has it that seeing an apple fall gave Newton the idea that gravity, the force which keeps us bound to the Earth, also controls the motion of planets and stars. Newton's contributions to science include the universal law of gravitation, the development of a whole new field in mathematics called calculus, and his famous three laws of motion. http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/people/enlightenment/newton.html

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน (Newton's law of motion) 1. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งของนิวตัน (Newton's First Law of Motion) 2. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน (Newton's Second Law of Motion) 3. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สามของนิวตัน (New Ton's Third Law of Motion)

Newton's First law of motion เราอาจจะเรียกกฎข้อนี้ได้ว่า กฎแห่งความเฉื่อย (Law of Inertia)

Newton's Second law of motion ซึ่งสามารถสรุปออกมาเป็นสูตรได้ดังนี้ เมื่อ    F = แรง มีหน่วยเป็น นิวตัน (N) m = มวล มีหน่วยเป็น กิโลกรัม (kg) a = ความเร่ง มีหน่วยเป็น เมตร / วินาที 2 (m/s2) Σ F = ma

Newton's Third law of motion 3. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สามของนิวตัน (New Ton's Third Law of Motion) กล่าวว่า “ แรงที่กระทำจะเกิดเป็นคู่เสมอ โดยที่แรงกิริยา (Action) ที่เกิดขึ้นบนวัตถุที่กระทำ จะมีแรงปฏิกิริยา (Reaction) ที่มีขนาดเท่ากันแต่มีทิศทางตรงข้ามกันเกิดขึ้นเสมอ ” กฎข้อที่ 3 นี้เป็นผลที่เกิดตามจากกฎข้อที่สอง จึงเรียกกฎข้อนี้ว่า กฎแห่งแรงกิริยาและแรงปฏิกิริยา (Law of Action and Reaction)

2. ชนิดของแรง น้ำหนัก W = mg แรงยืดหยุ่น แรงตึง แรงแม่เหล็ก แรงไฟฟ้า แรงเสียดทาน แรงหน่วง

3. การรวมแรง เราสามารถรวมแรงเดียวกันได้เรียกแรงเดียวกันนี้ว่า แรงลัพท์ ซึ่งการรวมแรงต้องรวมกันแบบเวกเตอร์ แนวคิดเรื่องแรงลัพท์ = 0 จะมีเหตุการณ์เกิดขึ้นได้ 2 กรณี คือ ไม่มีแรงกระทำบนวัตถุนั้น วัตถุสมดุล

4. ประโยชน์ของแรง 1. ด้านพลังงาน ใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าพลังน้ำ 1. ด้านพลังงาน ใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าพลังน้ำ 2. ด้านการก่อสร้าง เช่น ตรวจสอบแนวดิ่งของโครงสร้าง 3. ด้านชลประทาน 4. ด้านการแพทย์ 5. ด้านกีฬา 6. ด้านขนส่ง 7. ด้านเกษตร 8. ด้านการทหาร 9. ด้านเวลา 10. ด้านการสื่อสาร

References พูนศักดิ์ อินทวี และจำนง ฉายเชิด. หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐาน กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ วิทยาศาสตร์ : ฟิสิกส์ ม.4-ม.6. กรุงเทพฯ : อักษรเจริญทัศน์, 2547. 262 หน้า. http://www.kmitl.ac.th/~ktbencha/project44/CAI/force/newton/newton.htm#law3

Thank you Miss Lampoei Puangmalai Department of science St. Louis College Chachoengsao