ตัวอย่างกฎข้อที่ 1 ของนิวตัน

กฎของนิวตัน

        นิวตันชื่อเต็มว่า เซอร์ ไอแซค นิวตัน(Sir Isaac Newton) เป็นนักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ นิวตันสงสัยว่า แรงอะไรทำให้แอปเปิลตกลงบนพื้นดินและตรึงดวงจันทร์ไว้กับโลก และสิ่งนี้เองที่นำไปสู่การค้นพบกฎที่สำคัญ 3 ข้อ ได้แก่

        กฎข้อที่ 1 กฎของความเฉื่อย (Inertia)
“วัตถุที่หยุดนิ่งจะพยายามหยุดนิ่งอยู่กับที่ เมื่อไม่มีแรงมากระทำกับวัตถุ ส่วนวัตถุที่เคลื่อนที่จะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงด้วยความเร็วคงตัว เมื่อไม่มีแรงภายนอกมากระทำเช่นกัน” พูดอีกอย่างก็คือ วัตถุที่ไม่ถูกกระทำด้วยแรงภายนอกจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว (อาจจะเป็นศูนย์) และด้วยความเร่งเท่ากับศูนย์  ∑F = 0

จากการเคลื่อนที่ของวัตถุต่างๆ ในชีวิตประจำวัน จะพบว่าวัตถุที่วางนิ่งอยู่บนพื้นราบเรียบจะ อยู่นิ่งต่อไปถ้าไม่ออกแรงกับวัตถุนั้น เช่นก้อนหินที่วางบนพื้นเฉยๆ และวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ถ้าไม่มีการออกแรงกับวัตถุนั้น หรือออกแรง 2 แรงกับวัตถุนั้นในแรงที่เท่ากันและทิศตรงข้ามกันแล้ว วัตถุจะยังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่เท่าเดิม เช่นเมื่อเราอยู่ในรถ แล้วรถเกิดเบรกกะทันหัน ทำให้รถหยุดนิ่งอย่างรวดเร็ว นั่นคือ มีแรงจากการเคลื่อนที่ไปข้างหน้า และแรงเสียดทานในการเบรกในทิศตรงข้ามกัน แต่ตัวเรายังเคลื่อนที่ไปข้างหน้าแม้รถจะหยุดแล้วก็ตาม กฎข้อที่ 1 ของนิวตัน เรียกอีกอย่างได้ว่า “กฎความเฉื่อย”       

กฎข้อที่ 2 กฎของแรง (Force)
“ความเร่งของวัตถุจะแปรผันตามแรงที่กระทำต่อวัตถุ แต่จะแปรผกผันกับมวลของวัตถุ”

 ถ้ามีแรงภายนอกกระทำกับวัตถุ วัตถุนั้นจะมีความเร่ง ทิศของความเร่งจะมีทิศเดียวกับแรงภายนอก   ∑F = ma

ตัวอย่าง: เมื่อเราออกแรงเท่ากัน เพื่อผลักรถให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้า รถที่ไม่บรรทุกของจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งมากกว่ารถที่บรรทุกของ

กฎข้อที่ 1 ของนิวตัน จากการเคลื่อนที่ของวัตถุต่างๆ ในชีวิตประจำวัน จะพบว่าวัตถุที่วางนิ่งอยู่บนพื้นราบเรียบจะ อยู่นิ่งต่อไปถ้าไม่ออกแรงกับวัตถุนั้น เช่น ก้อนหินที่วางบนพื้นเฉยๆ และวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ถ้าไม่มีการออกแรงกับวัตถุนั้น หรือออกแรง 2 แรงกับวัตถุนั้นในแรงที่เท่ากันและทิศตรงข้ามกันแล้ว วัตถุจะยังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่เท่าเดิม เช่น เมื่อเราอยู่ในรถ แล้วรถเกิดเบรกกระทันหัน ทำให้รถหยุดนิ่งอย่างรวดเร็ว นันคือ มีแรงจากการเคลื่อนที่ไปข้างหน้า และแรงเสียดทานในการเบรกในทิศตรงข้ามกัน แต่ตัวเรายังเคลื่อนที่ไปข้างหน้าแม้รถจะหยุดแล้วก็ตาม

ภาพที่ 2 การเคลื่อนที่ในอวกาศ

นิวตันอธิบายว่า ในอวกาศไม่มีอากาศ ดาวเคราะห์จึงเคลื่อนที่โดยปราศจากความฝืด โดยมีความเร็วคงที่ และมีทิศทางเป็นเส้นตรง เขาให้ความคิดเห็นว่า การที่ดาวเคราะห์โคจรเป็นรูปวงรีนั้น เป็นเพราะมีแรงภายนอกมากระทำ (แรงโน้มถ่วงจากดวงอาทิตย์) นิวตันตั้งข้อสังเกตว่า แรงโน้มถ่วงที่ทำให้แอปเปิลตกสู่พื้นดินนั้น เป็นแรงเดียวกันกับ แรงที่ตรึงดวงจันทร์ไว้กับโลก หากปราศจากซึ่งแรงโน้มถ่วงของโลกแล้ว ดวงจันทร์ก็คงจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงผ่านโลกไป

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันเป็นกฎทางกายภาพสามข้อที่เป็นรากฐานของกลศาสตร์ดั้งเดิม ใช้สำหรับการอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างวัตถุกับแรงที่กระทำต่อวัตถุนั้น และการเคลื่อนที่เนื่องจากแรงเหล่านั้น โดยในกฎข้อแรกเป็นการนิยามความหมายของแรง กฎข้อที่สองให้วิธีการวัดแรงในเชิงปริมาณ และกฎข้อที่สามอ้างว่าไม่มีแรงโด่ดเดี่ยว ในสามร้อยปีที่ผ่านมากฎทั้งสามข้อได้รับการตีความในหลาย ๆ ด้าน

(ที่มา : http://www.thefamouspeople.com/profiles/isaac-newton-124.php)

หลังจากห่างหายไปนาน ครับ วันนี้เราจะมาพูดถึงกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน ซึ่งมีอยู่ด้วยกัน 3 ข้อ (ซึ่งเป็นกฎพื้นฐานที่คนเรียนฟิสิกส์จำเป็นต้องเข้าใจ) คือ

• กฎข้อที่ 1 
  
   วัตถุจะยังคงสภาพอยู่นิ่ง หรือคงสภาพการเคลื่อนที่ที่มีความเร็วคงตัว  นอกจากจะมีแรงลัพธ์ซึ่งมีค่าไม่เท่ากับศูนย์มากระทำต่อวัตถุนั้น
• กฎข้อที่ 2 
  
  ถ้ามีแรงลัพธ์ซึ่งมีขนาดของแรงไม่เท่ากับศูนย์มากระทำต่อวัตถุ  วัตถุจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง
• กฎข้อที่ 3 
  
  แรงกิริยา = แรงปฏิกิริยา  (แรงที่มีขนาดเท่ากันแต่ทิศทางตรงข้ามกัน)

น้ำหนัก (Weight)

น้ำหนัก (W) คือ แรงที่โลกดึงดูดวัตถุ ซึ่งมีทิศทางเดียวกับความเร่ง g (มีทิศทางพุ่งเข้าหาจุดศูนย์กลางของโลก) น้ำหนักจึงเป็นปริมาณเวกเตอร์ น้ำหนักมีหน่วยเป็น นิวตัน (N)

มวล (Mass)

มวล (m) คือ เป็นสมบัติเฉพาะตัวของวัตถุนั้นๆ ในการบ่งบอกความเฉื่อยของวัตถุนั้น เช่น มวลมากมีความเฉื่อยมาก และมวลน้อยก็มีความเฉื่อยน้อย เป็นต้น

ความเฉื่อย (Inertia)

ความเฉื่อย คือ คุณสมบัติของวัตถุในการต้านการเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุต่างๆ เช่น วัตถุที่อยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วคงที่ ก็จะยังคงอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วคงที่ดังเดิม ถ้าหากไม่มีแรงจากภายนอกมากระทำ เป็นต้น

กฎข้อที่ 1 ของนิวตันคืออะไร

ข้อใดเป็นตัวอย่างของ กฎข้อที่ 3 ของนิวตัน

วัตถุข้อใดกำลังเคลื่อนที่ตามกฎข้อที่ 1 ของนิวตัน

กฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 2 ของนิวตัน กล่าวว่าอย่างไร