 แรงและสนามของแรง ฟิสิกส์พื้นฐาน เชิดชัย พลกุล กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนวาปีปทุม จังหวัดมหาสารคาม

 ผังมโนทัศน์สาระการเรียนรู้ฟิสิกส์พื้นฐาน ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 1  ผังมโนทัศน์สาระการเรียนรู้ฟิสิกส์พื้นฐาน ปริมาณที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ การเคลื่อนที่แนวตรง การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ การเคลื่อนที่แบบวงกลม การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย การเคลื่อนที่ของอนุภาคในสนาม โน้มถ่วงสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า แรงนิวเคลียร์และแรงยึดเหนี่ยว ระหว่างอนุภาค กัมมันตภาพรังสี ฟิชชันและฟิวชัน ผลของกัมมันตภาพรังสี ต่อชีวิตและสิ่งแวดล้อม เสียงและการได้ยิน แรงและ การเคลื่อนที่ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ และกัมมันตภาพรังสี คลื่น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แรง การเคลื่อนที่และพลังงาน กำเนิดและธรรมชาติ สเปกตรัม ประโยชน์และอันตราย การเกิดและการเคลื่อนที่ของเสียง ธรรมชาติของเสียงและการได้ยิน ผลของมลภาวะของเสียงที่มีต่อสุขภาพ คลื่นกลและ องค์ประกอบของคลื่น สมบัติของคลื่น

 ความหมายของฟิสิกส์ Physics Physis Nature ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 2  ความหมายของฟิสิกส์ Physics Physis Nature เป็นวิชาที่มุ่งศึกษาหากฏเกณฑ์ เพื่ออธิบายปรากฏการณ์ต่าง ๆ ในธรรมชาติ

ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 3  ปรากฏการณ์ฟ้าผ่า ปัจจุบัน ไทยโบราณ

 แรงและสนามของแรง  ความหมายของแรง  แรงลัพธ์  แรงโน้มถ่วง ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 4  แรงและสนามของแรง  ความหมายของแรง  แรงลัพธ์  แรงโน้มถ่วง  แรงไฟฟ้า  แรงแม่เหล็ก  แรงนิวเคลียร์

5  ความหมายของแรง แรง (Force) เป็นปริมาณที่ทำให้วัตถุเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่หรือเปลี่ยนรูปร่าง แรง เป็นปริมาณเวกเตอร์ มีหน่วยเป็น นิวตัน

 แรงลัพธ์ (resultant force ; F) ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 6  แรงลัพธ์ (resultant force ; F) 20 N 10 N แรงลัพธ์ เป็นผลรวมของแรงทั้งหมด (ทุกแรง) ที่กระทำต่อวัตถุ จากรูปจะได้ว่า  F = 30 N

 จากรูป แรงลัพธ์มีค่าเท่าใด ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 7  จากรูป แรงลัพธ์มีค่าเท่าใด 30 N 50 N 20 N วัตถุ ทิศการเคลื่อนที่ 30 N 20 N 10 N วัตถุ F = 30+(-20)+(-10) N = 0 N F = 30+(-50)+(-20) N = -40 N

 แรงโน้มถ่วง (gravitational force) ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 8  แรงโน้มถ่วง (gravitational force) เมื่อ G = 6.67 x 10-11 N.m2/kg2 เป็นแรงดึงดูดระหว่างวัตถุ เกิดเมื่อวัตถุหนึ่ง อยู่ในสนามโน้มถ่วงของอีกวัตถุหนึ่ง

ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 9  ผลของแรงโน้มถ่วง ในกรณีแรงโน้มถ่วงของโลก จะเป็นแรงที่ โลกดึงดูดวัตถุ (น้ำหนักของวัตถุ) มีผลทำให้ วัตถุไม่หลุดลอยออกนอกโลก และตกสู่พื้นโลก ด้วยความเร่ง (g) เท่ากัน

ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 10  ผลของแรงโน้มถ่วง

 ตัวอย่างข้อสอบ ONET’มีค.51 ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 11 ตัวอย่างข้อสอบ ONET’มีค.51 เมื่ออยู่บนดวงจันทร์ชั่งน้ำหนักของวัตถุมวล 10 กิโลกรัมได้ 16 นิวตัน ถ้าปล่อยวัตถุให้ วัตถุตกที่บนผิวดวงจันทร์ วัตถุจะมีความเร่ง เท่าใด 1. 1.6 m/s2 2. 3.2 m/s2 3. 6.4 m/s2 4. 9.6 m/s2  น้ำหนักของวัตถุ หาจากความสัมพันธ์ W = mg 16 N = (10 kg) g g = 1.6 m/s2

แรงไฟฟ้า เป็นได้ทั้งแรงดึงดูด และแรงผลัก ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 12  แรงไฟฟ้า (electric force) เป็นแรงระหว่างประจุไฟฟ้า เกิดเมื่อประจุหนึ่ง อยู่ในสนามไฟฟ้าของอีกประจุหนึ่ง แรงไฟฟ้า เป็นได้ทั้งแรงดึงดูด และแรงผลัก แรงดึงดูด แรงผลัก

 เส้นแรงไฟฟ้า (electric field lines) ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 13  เส้นแรงไฟฟ้า (electric field lines) - + จุดประจุบวก จุดประจุลบ เป็นเส้นสมมติ ใช้บอกทิศของสนามไฟฟ้า มีทิศออกจากประจุบวก และเข้าหาประจุลบ

 เส้นแรงไฟฟ้า (electric field lines) ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 14  เส้นแรงไฟฟ้า (electric field lines) เส้นแรงไฟฟ้าระหว่าง ประจุชนิดเดียวกัน เส้นแรงไฟฟ้าระหว่าง ประจุต่างชนิดกัน บริเวณที่ไม่มีเส้นแรงไฟฟ้าผ่านเรียกจุดสะเทิน

+Q  ทิศของสนามไฟฟ้า -q +q -q +q F F E ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 15  ทิศของสนามไฟฟ้า สนามไฟฟ้าเป็นบริเวณที่เมื่อนำประจุทดสอบ ไปวางแล้วจะเกิดแรงกระทำต่อประจุทดสอบนั้น -q F E ทิศของสนามไฟฟ้า จะมีทิศเดียวกับแรงที่ กระทำต่อประจุทดสอบ ที่เป็นประจุบวก +q +Q F -q +q

 สนามไฟฟ้าระหว่างแผ่นโลหะขนาน ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 16  สนามไฟฟ้าระหว่างแผ่นโลหะขนาน A B d + + + + + + + A + - V C D E E d - - - - - - - B V สนามไฟฟ้าระหว่างแผ่นโลหะขนาน เป็นสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ

แรง(ไฟฟ้า) ที่กระทำต่ออนุภาคที่มี ประจุ ซึ่งเคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้า ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 17 แรง(ไฟฟ้า) ที่กระทำต่ออนุภาคที่มี ประจุ ซึ่งเคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้า + F E - F ประจุไฟฟ้าบวก จะเคลื่อนที่ในทิศเดียวกับทิศของสนามไฟฟ้า ประจุไฟฟ้าลบ จะเคลื่อนที่ในทิศตรงข้าม กับทิศของสนามไฟฟ้า

 ตัวอย่างข้อสอบ ONET’มีค.51 ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 18 ตัวอย่างข้อสอบ ONET’มีค.51 ถ้ามีอนุภาคมีประจุไฟฟ้า +q อยู่ในสนามไฟฟ้า ระหว่างแผ่นคู่ขนานดังรูป ถ้าเดิมอนุภาคอยู่นิ่ง ต่อมาอนุภาคจะเคลื่อนที่อย่างไร + + + + + + + + +Y E 1. ทิศ +X ด้วยความเร่ง 2. ทิศ -X ด้วยความเร่ง 3. ทิศ +Y ด้วยความเร่ง 4. ทิศ -Y ด้วยความเร่ง +q FE O +X - - - - - - - - 

 ตัวอย่างข้อสอบ ONET’กพ.49 จุด A และ B อยู่ภายในเส้นสนามไฟฟ้าที่มีทิศ ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 19 ตัวอย่างข้อสอบ ONET’กพ.49 จุด A และ B อยู่ภายในเส้นสนามไฟฟ้าที่มีทิศ ตามลูกศรดังรูป ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง A B 1. วางประจุลบลงที่ A ประจุลบจะเคลื่อนไปที่ B 2. วางประจุบวกลงที่ B ประจุบวกจะเคลื่อนไปที่ A 3. สนามไฟฟ้าที่ A สูงกว่าสนามไฟฟ้าที่ B 4. สนามไฟฟ้าที่ A มีค่าเท่ากับสนามไฟฟ้าที่ B 

ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 20  แม่เหล็ก (magnets) เป็นวัตถุที่สามารถดูดเหล็ก หรือ สารแม่เหล็ก(magnetic substance)ได้

N S  การหาขั้วแม่เหล็ก (magnets pole) ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 21  การหาขั้วแม่เหล็ก (magnets pole) N S ขั้วที่ชี้ไปทางทิศเหนือ เรียก ขั้วเหนือ (north pole) ขั้วที่ชี้ไปทางทิศใต้ เรียก ขั้วใต้ (south pole)

เส้นแรงแม่เหล็ก (magnetic field lines) ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 22 เส้นแรงแม่เหล็ก (magnetic field lines) N S นำเข็มทิศวางที่ตำแหน่ง ต่าง ๆ รอบแท่งแม่เหล็ก จะได้แนวการวางตัวของ เข็มทิศ เส้นแรงแม่เหล็ก มีทิศออกจากขั้ว N ไปขั้ว S

ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 23 ตัวอย่างข้อสอบ ONET’กพ.50 

สนามแม่เหล็ก (magnetic field) ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 24 สนามแม่เหล็ก (magnetic field) เป็นบริเวณที่มีแรงกระทำต่อสารแม่เหล็กและ เข็มทิศ หรือบริเวณที่มีเส้นแรงแม่เหล็กผ่าน บริเวณที่ไม่มีเส้นแรงแม่เหล็กผ่าน เรียกว่า จุดสะเทิน (neutral point)

 สนามแม่เหล็กโลก(earth’s magnetic field) ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 25  สนามแม่เหล็กโลก(earth’s magnetic field)

ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 26 ตัวอย่างข้อสอบ ONET’มีค.51 

 การเขียนทิศของสนามแม่เหล็ก ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 27  การเขียนทิศของสนามแม่เหล็ก x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B สนามแม่เหล็กมีทิศพุ่งเข้า สนามแม่เหล็กมีทิศพุ่งออก

 แรงแม่เหล็ก (Magnetics force) ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 28  แรงแม่เหล็ก (Magnetics force) เป็นแรงระหว่างขั้วแม่เหล็ก เกิดเมื่อ แท่งแม่เหล็กหนึ่งอยู่ในสนามแม่เหล็ก ของอีกแท่งแม่เหล็กหนึ่ง แรงแม่เหล็ก เป็นได้ทั้งแรงดึงดูด และแรงผลัก แรงดึงดูด แรงผลัก

ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 29 แรง(แม่เหล็ก) ที่กระทำต่ออนุภาค ที่มีประจุ ซึ่งเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก แรงแม่เหล็ก (FB) สนามแม่เหล็ก (B) ทิศความเร็ว(v) x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x B v +

ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 30 ตัวอย่างข้อสอบ ONET’กพ.50 

 แรงนิวเคลียร์ (Nuclear force) ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 31  แรงนิวเคลียร์ (Nuclear force) เป็นแรงดึงดูดระหว่าง นิวคลีออน เกิดขึ้น ภายในนิวเคลียสเป็น แรงที่ทำให้นิวเคลียส คงรูปอยู่ได้ พิจารณานิวเคลียส นิวคลีออน (เลขมวล) เลขอะตอม

 แรงนิวเคลียร์ (Nuclear force) ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 32  แรงนิวเคลียร์ (Nuclear force) นิวคลีออน (Nucleon) นิวเคลียส (Nucleus) แรงนิวเคลียร์ เป็นแรงที่เกิดขึ้นระหว่าง นิวคลีออนที่ใกล้กันในนิวเคลียส

 ตัวอย่างข้อสอบ ONET’กพ.50 ฟิสิกส์พื้นฐาน (Basic Physics) 33 ตัวอย่างข้อสอบ ONET’กพ.50 อนุภาคใดในนิวเคลียส และ ที่มี จำนวนเท่ากัน 1. โปรตอน 2. อิเล็กตรอน 3. นิวตรอน 4. นิวคลีออน  นิวคลีออน คือ สิ่งที่อยู่ในนิวเคลียส (เลขมวล) จำนวนนิวตรอน = เลขมวล - เลขอะตอม